Способ односторонней сварки трубопроводов Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции энергоблоков с реакторной установкой РБМК-1000
METHOD FOR INDERECT WELDING OF DN 800 PIPE OF MULTIPLE FORCED CIRCULATION LOOP OF POWER UNITS WITH RBMK-1000 REACTOR PLANT

[0001] ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Изобретение относится к способам односторонней сварки трубопроводов Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции энергоблоков с реакторной установкой РБМК-1000 и может быть использовано для сварки при выполнении ремонтных работ по исправлению дефектов в сварных соединениях трубопроводов Ду 800.
[0003] УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0004] Известна технология ремонта сварных соединений биметаллических трубопроводов Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции РБМК-1000 с использованием односторонней сварки, описанная в статье В.Д. Ходакова и др. «Технология ремонта сварных соединений биметаллических трубопроводов Ду 800 КМПЦ РБМК-1000 с использованием односторонней сварки», опубликованная в журнале Сварочное производство, 2014. №9 (Д1). В соответствии с известной из Д1 технологией, обеспечивают подготовку разделки под сварку без удаления наплавки, при этом «усы» разделки (притупление) изготавливают непосредственно в аустенитной плакировке; сварку корневого участка (восстановление защитной наплавки) производят аргонодуговой сваркой с присадкой типа 04Х20Н10Г2Б, что обеспечивает возможность проведения последующего отпуска; переходный слой от аустенита к перлиту выполняют с использованием низкоуглеродистых перлитных сварочных материалов и специальной техники раскладки валиков; заварку полного сечения шва выполняют по стандартной технологии с использованием перлитных сварочных материалов.
[0005] Недостатками известной из Д1 технологии является:
- в качестве переходной зоны между плакировкой и углеродистым слоем заполнения разделки применяются проволоки марок Св-08ГС и Св-06, что приводит к снижению качества и надежности сварного соединения из-за снижения пластичности металла шва вследствие образования в переходном слое хрупких мартенситных структур, приводящих к появлению дефектов, таких как трещины в металле шва;
- использована иная последовательность выполнения переходного слоя -только один слой выполняется проволокой Св-08ГС (Св-06), что обеспечивает толщину переходного слоя около 2,0 мм, что при последующем заполнении разделки с использованием электродов диаметрами 3,0 мм или 4,0 мм приводит к полному переплавлению переходного слоя, в связи с чем переходный слой перестает выполнять свою функцию, что, соответственно, приводит к образованию дефектов, таких как трещины в металле шва, что, соответственно, снижает качество и надежность сварного соединения;
- технология допускает выход первых двух наплавленных аустенитных слоев плакировки на перлитную часть трубы, что также приводит к образованию дефектов, таких как трещины в металле шва, и, соответственно, снижает качество и надежность сварного соединения;
- технология не предполагает подготовку кромок под сварку, что не позволяет обеспечить качественное и надежное сварное соединение;
- технология предполагает отказ от проведения термической обработки после ремонтной сварки и проведение термического отдыха, что приводит к возникновению больших растягивающих напряжений в металле шва и околошовной зоне, что также приводит к появлению дефектов, таких как трещины в металле шва, и, соответственно, снижает качество и надежность сварного соединения.
[0006] В общем и целом, указанные недостатки приводят к существенному ухудшению надежности проводимого ремонта трубопроводов Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции РБМК-1000.
[0007] Известное из Д1 решение может быть принято в качестве ближайшего аналога.
[0008] РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0009] Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание надежного способа ремонта трубопроводов Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции РБМК-1000, обеспечивающего значительное снижение дозовых нагрузок на ремонтный персонал и обеспечивающего высокое качество сварного соединения с одновременным снижением времени, затрачиваемого на ремонт. Другой технической проблемой является расширение арсенала технических средств определенного назначения - способов односторонней сварки трубопроводов Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции энергоблоков с реакторной установкой РБМК-1000.
[0010] Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, помимо реализации заявленным способом своего назначения, является обеспечение надежности ремонта трубопроводов Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции РБМК-1000 при значительном снижении дозовых нагрузок на ремонтный персонал, а также обеспечение высокого качества сварного соединения.
[0011] Технический результат достигается за счет того, что обеспечивается способ односторонней сварки напорного или всасывающего трубопровода из перлитной стали с плакировкой из аустенитной стали толщиной 4 мм Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции энергоблоков с реакторной установкой РБМК-1000, включающий этап подготовки под сварку путем разделки кромок, этап сборки стыка под сварку, этап сварки стыка с заполнением разделки ручной аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой путем выполнения валиков и этап отпуска, отличающийся тем, что
- этап подготовки под сварку включает определение границы аустенитного и перлитного слоя металла с помощью травления, которую отмечают при помощи кернения с шагом от 150-200 мм с глубиной кернения не более 0,2 мм или при помощи несмываемой краски, и контроль качества подготовки под сварку, при котором каждую кромку на ширине не менее 20 мм проверяют на отсутствие отслоений плакировки и дефектов на границе аустенитного и перлитного слоя металла,
- на этапе сборки под сварку вначале кромки стыков и прилегающие к ним поверхности на ширине не менее 20 мм от края разделки, в том числе, в местах травления, зачищают до чистого металла абразивным инструментом и обезжиривают, сборку стыка проводят с применением сборочных приспособлений, обеспечивающих соосность стыкуемых труб, при этом обеспечивают величину зазора в собранных под сварку стыков не более 0,3 мм, величину смещения кромок с внутренней стороны не более 0,5 мм и величину перелома осей на расстоянии 200 мм от стыка не более 4 мм, причем в местах, где величина зазора составляет более 0,3 мм, осуществляют наплавку кромок трубы ручной аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой Св-08Х19Н10Г2Б или Св-04Х20Н10Г2Б, при величине смещения кромок более 0,5 мм выполняют наплавку наружной или внутренней кромки ручной аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой Св-08Х19Н10Г2Б или Св-04Х20Н10Г2Б и снятие металла, соответственно, с внутренней или наружной кромки механическим способом, причем наплавку осуществляют на отдельных участках или по всему периметру кромки в зависимости от результатов измерительного контроля, а после механической зачистки контролируют наплавки на отслоение плакировки, при этом осуществляют защиту корневой части шва с использованием флюс-пасты, которую наносят в один или два слоя на кромки разделки и внутреннюю сторону трубопровода шириной 20-30 мм от кромки разделки и высушивают флюс-пасту в течение 3-5 мин, причем флюс-пасту наносят так, чтобы после ее высыхания через нее не просвечивался металл, при этом этап сборки стыка выполняют на прихватках, которые распределяют равномерно по всему периметру стыка, исходя из количества прихваток от 6 до 8 и протяженности прихваток от 80 мм до 100 мм, причем прихватки выполняют высотой 2,0-2,5 мм с полным проплавлением присадочной проволокой Св-08Х19Н10Г2Б или Св-04Х20Н10Г2Б диаметром 1,6 мм или 2,0 мм, сварочным током 80 -110 А, напряжением на дуге 14 В и расходом аргона в горелке 8-10 л/мин и с поддувом аргона изнутри трубопровода с расходом 4-5 л/мин или с использованием флюс-пасты, причем после выполнения прихваток осуществляют их контроль методами визуального контроля и измерительного контроля, причем дефектные прихватки удаляют механическим способом и переваривают, а после окончания сборки прихватки и прилегающие поверхности трубы зачищают на ширине не менее 20 мм до металлического блеска и обезжиривают, причем методом визуального контроля и измерительного контроля осуществляют контроль размеров и расположение прихваток и чистоту подлежащих сварке кромок и прилегающих к ним поверхностей трубы на ширине не менее 20 мм,
- этап сварки включает выполнение ручной аргонодуговой сварки участка плакировки, являющегося участком корневой части шва, валиками шириной, не превышающей трех диаметров присадочной проволоки, при этом сварку участка плакировки выполняют не менее чем в два слоя без выхода наплавленного металла выше границы плакировки, затем ручной аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой Св-07Х25Н13 выполняют переходный слой таким образом, чтобы была обеспечена высота корневой части шва после сварки с использованием присадочной проволоки Св-07Х25Н13 от 8 мм до 9 мм, при этом чтобы была обеспечена высота наплавленного металла, полученного с использованием присадочной проволоки Св-07Х25Н13 от 5 мм до 5,5 мм, и выполняют зачистку переходного слоя снаружи сварного шва до шероховатости Rz 20, затем остужают стык до температуры не выше 45°С и выполняют контроль переходного слоя с наружной стороны шва методами визуального контроля и измерительного контроля, остужают стык до температуры не выше 30°С и выполняют контроль плакировки с наружной стороны шва методом капиллярного контроля, и затем осуществляют зачистку изнутри сварного шва до шероховатости Rz 20 с полным удалением флюс-пасты и выполняют контроль сварного соединения с внутренней стороны методами визуального контроля и измерительного контроля, затем ручной аргонодуговой сваркой выполняют мягкую прослойку в виде последовательно наплавленных валиков шириной, не превышающей трех диаметров присадочной проволоки Св-08ГС, таким образом, чтобы была обеспечена общая высота заполнения разделки после сварки с использованием присадочной проволоки Св-08ГС от 11 мм до 13 мм, при этом чтобы была обеспечена высота наплавленного металла, полученного с использованием присадочной проволоки Св-08ГС от 3 мм до 4 мм, производят зачистку сварного шва до шероховатости Rz 20 и контроль с наружной стороны шва методами визуального контроля, измерительного контроля и радиографического контроля, остужают стык до температуры не выше 30°С и выполняют контроль с наружной стороны шва методом капиллярного контроля, и затем выполняют основной перлитный слой ручной дуговой сваркой путем последовательного заполнения разделки множеством валиков шириной, не превышающими трех диаметров электродного стержня, при этом после выполнения каждых двух валиков и визуального осмотра послойно контролируют сварной шов методами визуального контроля и измерительного контроля, причем после заполнения половины толщины разделки выполняют контроль методом радиографического контроля, затем производят зачистку снаружи сварного шва до шероховатости Rz 20, выполняют контроль с наружной стороны шва методом визуального контроля и измерительного контроля, остужают стык до температуры не выше 30°С и выполняют контроль с наружной стороны шва методом капиллярного контроля, затем выполняют контроль полученного сварного соединения по ширине не менее 20 мм в каждую сторону от сварного шва методами радиографического контроля и ультразвукового контроля, при этом ручную дуговую и аргонодуговую сварку осуществляют на постоянном токе, причем при ручной дуговой сварке используют обратную полярность тока, а при аргонодуговой сварке используют прямую полярность тока, причем при дуговой сварке стыков труб после выполнения каждого валика обеспечивают зачистку поверхности металла, а также механическую обработку поверхности каждого валика в местах концентраторов возможных дефектов при наплавке последующего валика, причем после зачистки поверхность шва подвергают контролю методами визуального контроля и измерительного контроля, при этом зачистку поверхности валиков производят щетками из нержавеющей проволоки, а участки шва с поверхностными дефектами обрабатывают механически с полным удалением дефектов, при этом кратеры швов заплавляют, не допуская вывод кратера на основной металл, при этом возбуждение дуги проводят в разделке или на ранее наплавленной части шва, а участки начала и окончания сварки каждого последующего валика шва смещают по отношению к предыдущему валику на расстояние от 10 мм до 15 мм, при этом сварку плакировки выполняют присадочной проволокой Св-07Х25Н13 диаметром 1,6 мм или 2,0 мм при величине силы тока 70-100 А, напряжении на дуге 12-14 В и при расходе аргона в горелке 8-10 л/мин, сварку переходного слоя выполняют присадочной проволокой Св-07Х25Н13 диаметром 1,6 мм или 2,0 мм при величине силы тока 70-100 А, напряжении на дуге 12-14 В и при расходе аргона в горелке 8-10 л/мин, а для защиты корня шва используют поддув аргона изнутри трубопровода с расходом 4-5 л/мин или используют флюс-пасту, при этом сварку мягкой прослойки выполняют проволокой Св-08ГС диаметром 1,6 мм или 2,0 мм при величине силы тока 70-100 А, напряжении на дуге 12-14 В и при расходе аргона в горелке 8-10 л/мин, при этом процесс сварки упомянутых слоев осуществляют с предварительным и сопутствующим подогревом кромок свариваемых труб до температуры от 500°С до 600°С, при этом основной перлитный слой выполняют ручной дуговой сваркой электродами УОНИИ-13/55 или УОНИИ-13/45 диаметром 3,0 мм или 4,0 мм при величине силы тока 150 -180 А, напряжении на дуге 25-30 В с предварительным и сопутствующим подогревом кромок свариваемых труб до температуры от 100°С до 150°С, при этом обеспечивают зону равномерного нагрева в каждую сторону от стыка не менее 200 мм, при этом после выполнения каждого валика плакирующего слоя охлаждают металл до температуры менее 100°С,
- этап термообработки сварного соединения включает высокий отпуск при температуре 590-660°С, двухчасовой выдержке, скорости нагрева от температуры выше 300°С до температуры отпуска 50-150°С/час, на ширине участка трубы со швом посередине равной не менее четырех толщин стенок трубы, причем охлаждение после выдержки осуществляют от температуры отпуска до 300°С под слоем изоляции при отключенном индукторе, а от 300°С и ниже охлаждение осуществляют на воздухе,
причем этап контроля качества подготовки под сварку, при котором каждую кромку на ширине не менее 20 мм проверяют на отсутствие отслоений плакировки и дефектов на границе аустенитного и перлитного слоя металла, осуществляют методом визуального контроля, измерительного контроля, капиллярного контроля или ультразвукового контроля,
причем наплавки на отслоение плакировки контролируют методом визуального контроля, измерительного контроля, капиллярного контроля, радиографического контроля или ультразвукового контроля,
причем флюс-пасту получают смешиванием в контейнере до сметанообразного однородного состояния порошка с этиловым спиртом,
причем флюс-пасту наносят в один или два плоской кистью шириной 30 мм или 50 мм или резиновым шпателем,
причем поддув осуществляют путем установки на расстоянии 200-300 мм от сварного соединения внутри трубопровода в районе сварного соединения двух изолирующих перегородок из резиновых камер, обернутых противопожарным полотном, в одну из которых установлен штуцер для подачи аргона,
причем температуру подогрева контролируют термоэлектрическими преобразователями, термокарандашами, или термокрасками, причем термоэлектрические преобразователи размещают с внешней стороны сварного соединения на основном металле трубы на расстоянии 20-40 мм от края разделки в количестве не менее двух штук.
[0012] КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения описываются далее подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые включены в данный документ посредством ссылки, и на которых:
[0014] На фиг. 1 показана конкретная схема геометрии кромки.
[0015] На фиг. 2 показана примерная схема выполнения одностороннего сварного соединения при горизонтальном расположении трубопровода.
[0016] На фиг. 3 показана примерная схема выполнения одностороннего сварного соединения при вертикальном расположении трубопровода.
[0017] На фиг. 4 в таблице приведен химический состав сталей основного металла трубы.
[0018] На фиг. 5 в таблице приведены механические свойства сталей основного металла трубы.
[0019] На фиг. 6 в таблице приведен химический состав присадочных проволок и сварочных электродов.
[0020] ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0021] Описанные в данном разделе возможные осуществления вариантов изобретения представлены на неограничивающих объем правовой охраны примерах, применительно к конкретным вариантам осуществления изобретения, которые во всех их аспектах предполагаются иллюстративными и не накладывающими ограничения. Альтернативные варианты реализации изобретения, не выходящие за пределы объема правовой охраны, являются очевидными специалистам в данной области, имеющим обычную квалификацию, на которых рассчитано изобретение.
[0022] В сравнении с общеизвестными способами двусторонней сварки заявленный способ односторонней сварки позволяет обеспечить повышенную радиационную безопасность персонала при проведении ремонтных работ после эксплуатации трубопровода, так как исключает необходимость постоянного присутствия персонала внутри трубопровода в ходе выполнения сварных соединений.
[0023] В целом заявленный способ односторонней сварки трубопроводов Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции (КМПЦ) энергоблоков с реакторной установкой РБМК-1000 состоит из следующих основных этапов: этапа подготовки под сварку, этапа контроля качества подготовки под сварку, этапа сборки под сварку, этапа сварки и этапа термообработки, правильное выполнение которых обеспечивает повышение надежности ремонта трубопроводов Ду 800 КМПЦ РБМК-1000, обеспечение значительного снижения дозовых нагрузок на ремонтный персонал, обеспечение высокого качества сварного соединения, снижение времени, затрачиваемого на ремонт. При этом применяются сварочные установки постоянного тока оборудование, измерительная аппаратура, обеспечивающие режимы, контроль выполнения сварки сварного соединения методом вставки с использованием комбинированной (ручной аргонодуговой и ручной дуговой) односторонней сварки. При этом оборудование оснащено амперметром, обеспечивающим надежный контроль режимов сварки, причем допускается применение переносных амперметров для периодического контроля величины сварочного тока. При этом перед выполнением варки выполняют промывку горелки и газовых шлангов спиртом этиловым ректификованным. Трубные заготовки КМПЦ Ду 800 при этом изготовлены из сваренных продольными швами полуобечаек из стали КРЕЗОЛСО 330Е (Крезо-Луар, Франция), являющейся аналогом стали 20 или стали 22К, плакированных нержавеющей сталью ICL473Nb; либо изготовлены из стали 20 (22К) с плакировкой внутренних поверхностей (первый слой - Св-07Х25Н13 и второй слой Св-08Х19Н10Г2Б) (АО «Ижорские заводы», Россия); либо изготовлены из цельнометаллических бесшовных труб из стали 19MN5 (Сумитомо, Япония) с наплавкой изнутри электродной лентой типа Св-08Х19Н10Г2Б (Исикавадзима Харима Индастриз, Япония), укрупняемые в трубные блоки (АО «Ижорские заводы», Россия). Химический состав, механические и коррозионные свойства заготовок приведены в таблицах 1 и 2 (фиг. 4 и 5 соответственно). При этом выбирается такая присадочная проволока марок Св-08Х19Н10Г2Б или Св-04Х20Н10Г2Б, чтобы содержание альфа-фазы в наплавленном металле составляло 2-8%. При этом выбирают такие присадочные проволоки и сварочные электроды, химические составы которых соответствуют таблице 3 (фиг. 6). При этом в качестве обратной стороны корня шва возможно использовать флюс-пасту STAINFLUX (ESAB, Венгрия). Как было обнаружено, сварка с использованием флюс-пасты не приводит к выгоранию легирующих элементов в металле шва, не ухудшает механических свойств и коррозионную стойкость сварного соединения. Высокие показатели смачивания позволяют отводить избыточное тепло от зоны сварки, что предотвращает неконтролируемое проплавление и прожигание металла. Флюс-паста приготавливается из сухой шихты (серого мелкого порошка) и спирта этилового (ГОСТ Р 55878). Шихта флюс-пасты поставляется в плотно закрытой таре весом 450 грамм. Флюс-пасту приготавливают путем тщательного перемешивания шихты и связующего (спирт этиловый) до получения однородной (без комков) сметанообразной массы. Шихту флюс-пасты нельзя смешивать с водой. Химический состав флюс-пасты представлен в таблице 4 (фиг. 7).
[0024] Заявленный способ включает этап подготовки под сварку, на котором обрабатывают кромки труб под сварку механическим способом для обеспечения геометрии кромок в соответствии с фиг. 1, причем предварительно отторцовывают трубу, определяют границу аустенитного и перлитного металла с помощью травления, отмечают границу при помощи кернения с шагом от 150 до 200 мм с глубиной кернения не более 0,2 мм или при помощи несмываемой краски; причем при необходимости после формирования кромки еще раз определяют и размечают границу перлитного и аустенитного металла. При этом обеспечивают следующее соответствие геометрии кромки размерам и углам: при внутреннем диаметре, соответствующем 752 мм для напорного или всасывающего трубопровода, при внешнем диаметре, составляющем 836 мм для напорного трубопровода или 828 мм для всасывающего трубопровода: толщина части 1 соответствует 2,7±0,2 мм; длина части 2 соответствует 2,5±0,2 мм; радиус скругления 3 составляет 0,2×45°; радиус округления 4 составляет от 35° до 35,2°; угол отклонения 5 составляет 15±1°; общая толщина плакировки 6 составляет 4 мм; толщина части 7 составляет от 11 до 13 мм; толщина части 8 (толщина перлитной части) составляет 38 мм для напорного трубопровода или 34 мм для всасывающего трубопровода. Соответствие геометрии кромки вышеупомянутым размерам позволяет обеспечить требуемое качество сварного соединения и повысить надежность сварного соединения в целом.
[0025] Также заявленный способ включает этап контроля качества подготовки под сварку, при котором каждую кромку на ширине не менее 20 мм проверяют на отсутствие отслоений плакировки и дефектов на границе «плакирующий слой - перлитный слой» методами визуального контроля, измерительного контроля, капиллярного контроля и ультразвукового контроля. Причем в случае повреждения кромки при глубине забоин более 1 мм осуществляют ремонт путем выборки и наплавки, при этом наплавку выполняют ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с использованием присадочной проволоки Св-08ГС для перлитной части трубы. Как было обнаружено авторами изобретения, использование присадочной проволоки Св-08ГС на данном этапе обеспечивает повышение надежности сварного соединения за счет недопущения дефектов, таких как трещины в металле шва, что обусловлено наличием раскисляющих элементов и минимальным содержанием углерода в составе такой присадочной проволоки, что позволяет обеспечить требуемый химический состав металла в зоне плавления. Причем используют присадочную проволоку диаметром 1,2 мм, или 1,6 мм, или 2,0 мм, или 3,0 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, обусловлено размерами дефекта и величиной сварочного тока и обеспечивает недопущение дефектов, таких как трещины в металле шва, при ремонте, а также сплошность наплавленного металла и исключение перегрева основного металла. При этом величина сварочного тока составляет от 80 А до 110 А, что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном сварочного тока, который обеспечивает устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны, что, в свою очередь, приводит к недопущению перегрева и появления трещин в металле шва. При этом напряжение на дуге составляет 14 В, что, как было обнаружено авторами изобретения, также позволяет обеспечить устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны; при этом расход аргона в горелку составляет от 8 л/мин до 10 л/мин, что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном расхода защитного газа и позволяет обеспечить надежную защиту расплавленного металла шва от воздействия воздуха, что, соответственно, приводит к недопущению появления трещин в процессе эксплуатации сварного соединения. Причем после формирования наплавки на кромке обрабатывают ее механическим способом для обеспечения требуемой геометрии кромки, после чего подвергают выполненную наплавку контролю качества подготовки под сварку методами визуального контроля, измерительного контроля, капиллярного контроля, причем перед контролем наплавки в зоне сплавления аустенитного и перлитного металла выполняют травление этой зоны на предмет определения границы металла и отсутствие ее нарушения.
[0026] Также заявленный способ включает этап сборки под сварку, при котором вначале кромки и прилегающие к ним поверхности на ширине не менее 20 мм от края разделки, в том числе, в местах травления, зачищают до чистого металла абразивным инструментом и обезжиривают. При этом сборку стыков проводят с применением сборочных приспособлений, обеспечивающих соосность стыкуемых труб. При этом обеспечивают величину зазора в собранных под сварку стыков не более 0,3 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, позволяет обеспечить полное проплавление кромок трубы в корне шва. При этом обеспечивают величину смещения кромок с внутренней стороны не более 0,5 мм; при этом, как было обнаружено авторами изобретения, большая величина смещения приводит к появлению вероятности не полного проваривания кромки, что приводит к браку сварного соединения. При этом обеспечивают величину перелома осей на расстоянии 200 мм от стыка не более 4 мм; при этом, как было обнаружено авторами изобретения, большая величина перелома осей приводит к появлению значительных дополнительных напряжений в сварном соединении, что, соответственно, приводит к ускоренному появлению трещин и потере работоспособности сварного соединения в процессе эксплуатации. Причем в местах, где величина зазора составляет более 0,3 мм осуществляют доработку кромок путем наплавки кромки трубы ручной аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой Св-08Х19Н10Г2Б или Св-04Х20Н10Г2Б. Причем при величине смещения кромок более 0,5 мм производят доработку кромок трубы путем наплавки наружной или внутренней кромки ручной аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой Св-08Х19Н10Г2Б или Св-04Х20Н10Г2Б и снятия металла с, соответственно, внутренней или наружной кромки механическим способом. Причем наплавку осуществляют или на отдельных участках, или по всему периметру кромки в зависимости от результатов измерительного контроля. При этом после механической зачистки контролируют наплавки на отслоение плакировки методами визуального контроля, измерительного контроля, капиллярного контроля, радиографического контроля и ультразвукового контроля. При этом обеспечивают защиту корня шва с использованием флюс-пасты. При этом сначала смешивают флюс-пасту до сметанообразного состояния путем тщательного перемешивания порошка со спиртом этиловым до получения однородной (без комков) в оригинальном контейнере, затем наносят в один-два слоя флюс-пасту, используя кисть плоскую шириной 30 мм или 50 мм или резиновый шпатель шириной не более 50 мм (что, как было обнаружено авторами изобретения, позволяет обеспечить нанесение слоев флюс-пасты оптимальной для проведения сварочных работ ширины), на кромки усов и внутреннюю сторону трубопровода образца шириной от 20 до 30 мм (что, как было обнаружено авторами изобретения, позволяет обеспечить наиболее полную защиту корневой части с внутренней стороны шва, и, соответственно, обеспечивает недопущение образования дефектов, таких как трещины в металле шва, при сварке) от края усов, затем дают высохнуть нанесенной флюс-пасте в течение от 3 до 5 минут, что, как было обнаружено авторами изобретения, обусловлено тем, что за указанное время обеспечивается улетучивание этилового спирта и полное высыхание нанесенного слоя, что, соответственно, обеспечивает наилучшую защиту корневой части с внутренней стороны шва, и, соответственно, обеспечивает недопущение образования дефектов, таких как трещины в металле шва, при сварке; при этом флюс-пасту наносят таким образом, чтобы после ее высыхания через нее не просвечивался металл, что, как было обнаружено авторами изобретения, свидетельствует о том, что достигнута толщина слоя, обеспечивающая наилучшую защиту корневой части с внутренней стороны шва, и, соответственно, обеспечивает недопущение образования дефектов, таких как трещины в металле шва, при сварке. При этом сборку соединений трубы выполняют на прихватках, распределенных равномерно по всему периметру стыка, исходя из количества прихваток от 6 до 8 и протяженности прихваток от 80 мм до 100 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечивает не только надежную фиксацию свариваемых труб в процессе выполнения ремонтных работ, но и требуемое проплавление прихваток при выполнении корневого слоя, что положительно влияет на качество получаемого корневого слоя и, соответственно, на надежность получаемого сварного соединения; при этом высота прихваток составляет от 2,0 мм до 2,5 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, также обеспечивает требуемое проплавление прихваток при выполнении корневого слоя, что положительно влияет на качество получаемого корневого слоя и, соответственно, на надежность получаемого сварного соединения; при этом прихватки выполняют с полным проплавлением с использованием присадочной проволоки Св-08Х19Н10Г2Б или Св-04Х20Н10Г2Б диаметром 1,6 мм или 2,0 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, обусловлено требуемыми размерами прихваток и, соответственно, необходимо для обеспечения требуемого качества получаемого корневого слоя и, соответственно, требуется для создания надежного сварного соединения; при этом величина сварочного тока составляет от 80 А до 110 А, что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном сварочного тока, который обеспечивает устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны, что, в свою очередь, приводит к недопущению перегрева и появления трещин в металле шва; при этом напряжение на дуге составляет 14 В, что, как было обнаружено авторами изобретения, также позволяет обеспечить устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны; при этом расход аргона в горелку составляет от 8 л/мин до 10 л/мин с поддувом аргона изнутри трубопровода с расходом от 4 л/мин до 5 л/мин, что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном расхода защитного газа и позволяет обеспечить надежную защиту расплавленного металла шва от воздействия воздуха, что, соответственно, приводит к недопущению появления трещин в процессе эксплуатации сварного соединения; причем поддув осуществляют путем установки на расстоянии 200-300 мм (что, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечивает оптимальный расход защитного газа и обеспечивает надежную защиту сварочной ванны от воздействия воздуха) от сварного соединения внутри трубопровода в районе сварного соединения двух изолирующих перегородок из резиновых камер, обернутых противопожарным полотном, в одну из которых установлен штуцер для подачи аргона. При невозможности поддува проплавление прихваток осуществляют с использованием флюс-пасты. После выполнения прихваток осуществляют их контроль методами визуального контроля и измерительного контроля, причем дефектные прихватки удаляют механическим способом и переваривают. При этом после окончания сборки прихватки и прилегающие поверхности трубы зачищают на ширине не менее 20 мм до металлического блеска и обезжиривают, что, как было обнаружено авторами изобретения, позволяет обеспечить необходимую чистоту свариваемых поверхностей.
[0027] Заявленный способ также включает этап сварки, на котором выполняют ручной аргонодуговой сваркой сварку плакировки (корня шва) узкими слоями (валиками) по схемам, в соответствии с фиг. 2 или фиг. 3 (количество слоев (валиков) указано примерно), по ширине не превышающими трех диаметров присадочной проволоки, при этом обеспечивая соответствие следующим размерам: общая высота заполнения разделки 9 (15 для вертикального трубопровода, как показано на фиг. 3) после сварки с использованием присадочной проволоки Св-08ГС составляет от 11 до 13 мм; высота корневой части шва 10 (16 для вертикального трубопровода, как показано на фиг. 3) после сварки с использованием присадочной проволоки Св-07Х25Н13) составляет от 8 до 9 мм; толщина валика (слоя) 11 (17 для вертикального трубопровода, как показано на фиг. 3) составляет от 3 мм до 3,5 мм; ширина части 12 (18 для вертикального трубопровода, как показано на фиг.3) составляет от 4 мм до 5 мм; высота части 13 (19 для вертикального трубопровода, как показано на фиг.3) составляет от 0,5 мм до 3 мм; при этом ширина части 14 (20 для вертикального трубопровода, как показано на фиг. 3) составляет от 30 мм до 33 мм. При этом во время сварки обеспечивают минимальные тепловложения, в частности, за счет обеспечения минимально допустимых величин сварочного тока и напряжения, обеспечивающих при этом минимальную величину сварочной ванны; при этом обеспечивают общую толщину плакировки 4 мм без выхода наплавленного металла выше границы плакировки, что, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечивает недопущение появления хрупких мартенситных структур, которые приводят к появлению трещин в металле шва за счет смешивания при сварке наплавленного аустенитного и перлитного металла; при этом сварку плакировки осуществляют не менее чем в два слоя; затем выполняют ручной аргонодуговой сваркой сварку переходного слоя таким образом, чтобы была обеспечена высота корневой части шва после сварки с использованием присадочной проволоки Св-07Х25Н13 от 8 мм до 9 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечивает необходимую и оптимальную толщину переходного слоя для исключения перемешивания аустенитного и перлитного слоя, что также обеспечивает недопущение образования трещин в металле шва; при этом чтобы была обеспечена высота наплавленного металла, полученного с использованием присадочной проволоки Св-07Х25Н13 от 5 мм до 5,5 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечивает необходимую и оптимальную толщину переходного слоя для исключения перемешивания аустенитного и перлитного слоя, что также обеспечивает недопущение образования трещин в металле шва. Затем выполняют зачистку (например, при помощи угловой шлифовальной машины) плакировки и переходного слоя снаружи сварного шва до контролируемой эталоном шероховатости Rz 20. Затем остужают стык до температуры не выше 45°С и выполняют контроль переходного слоя с наружной стороны шва методами визуального контроля и измерительного контроля; при этом, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечение такой температуры позволяет сохранить требуемый темп проведения ремонтных работ и в тоже время обеспечить возможность проведения контроля, что необходимо для обеспечения надежного сварного соединения. Затем остужают стык до температуры не выше 30°С и выполняют контроль плакировки с наружной стороны шва методом капиллярного контроля; при этом, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечение такой температуры позволяет сохранить требуемый темп проведения ремонтных работ и в тоже время обеспечить возможность проведения контроля с обеспечением необходимых безопасных условий для проведения контроля, так как в ходе капиллярного контроля используются материалы, содержащие горючие вещества, при этом проведение контроля необходимо для обеспечения надежного сварного соединения. Затем проводят упомянутым образом зачистку изнутри сварного шва до контролируемой эталоном шероховатости Rz 20 с полным удалением флюс-пасты и выполняют контроль сварного соединения с внутренней стороны методами визуального контроля и измерительного контроля. При этом на этапе сварки контролируют методом визуального контроля и измерительного контроля размеры и расположение прихваток, чистоту (отсутствие визуально наблюдаемых загрязнений, пыли, продуктов коррозии, масла и тому подобного) на ширине не менее 20 мм подлежащих сварке кромок и прилегающих к ним поверхностей трубы, что, как было обнаружено авторами изобретения, позволяет обеспечить необходимую чистоту свариваемых поверхностей.
[0028] Затем выполняют ручной аргонодуговой сваркой сварку мягкой прослойки узкими слоями (валиками) в соответствии с фиг. 2 или фиг. 3, по ширине не превышающими трех диаметров присадочной проволоки, таким образом, таким образом, чтобы была обеспечена общая высота заполнения разделки после сварки с использованием присадочной проволоки Св-08ГС от 11 мм до 13 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, также обеспечивает необходимую и оптимальную толщину переходного слоя для исключения перемешивания аустенитного и перлитного слоя, что также обеспечивает недопущение образования трещин в металле шва; при этом обеспечивают высоту наплавленного металла, полученного с использованием присадочной проволоки Св-08ГС от 3 мм до 4 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, также обеспечивает необходимую и оптимальную толщину переходного слоя для исключения перемешивания аустенитного и перлитного слоя, что также обеспечивает недопущение образования трещин в металле шва; при этом во время сварки обеспечивают минимальные тепловложения, в частности, за счет обеспечения минимально допустимых величин сварочного тока и напряжения, обеспечивающих при этом минимальную величину сварочной ванны. Затем производят упомянутым образом зачистку сварного шва до контролируемой эталоном шероховатости Rz 20. Затем выполняют контроль с наружной стороны шва методами визуального контроля, измерительного контроля и радиографического контроля. Затем остужают стык до температуры не выше 30°С и выполняют контроль с наружной стороны шва методом капиллярного контроля; при этом, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечение такой температуры позволяет сохранить требуемый темп проведения ремонтных работ и в тоже время обеспечить возможность проведения контроля с обеспечением необходимых безопасных условий для проведения контроля, так как в ходе капиллярного контроля используются материалы, содержащие горючие вещества, при этом проведение контроля необходимо для обеспечения надежного сварного соединения.
[0029] Затем выполняют на все сечение ручной дуговой сваркой сварку основного перлитного слоя узкими слоями (валиками) в соответствии с фиг.2 или фиг.3, по ширине не превышающими трех диаметров электродного стержня; при этом после выполнения каждых двух валиков и визуального осмотра послойно контролируют сварной шов методами визуального контроля и измерительного контроля. При этом после выполнения половины толщины заделки выполняют контроль методом радиографического контроля. Затем производят зачистку снаружи сварного шва до шероховатости Rz 20. Затем выполняют контроль с наружной стороны шва методом визуального контроля и измерительного контроля. Затем остужают стык до температуры не выше 30°С и выполняют контроль с наружной стороны шва методом капиллярного контроля; при этом, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечение такой температуры позволяет сохранить требуемый темп проведения ремонтных работ и в тоже время обеспечить возможность проведения контроля с обеспечением необходимых безопасных условий для проведения контроля, так как в ходе капиллярного контроля используются материалы, содержащие горючие вещества, при этом проведение контроля необходимо для обеспечения надежного сварного соединения. Затем выполняют контроль сварного соединения полного сечения по ширине не менее 20 мм в каждую сторону от сварного шва (что, как было обнаружено авторами изобретения, обусловлено необходимым качеством проводимого контроля сварного соединения) методами радиографического контроля и ультразвукового контроля.
[0030] При этом осуществляют ручную дуговую и аргонодуговую сварку на постоянном токе, причем при ручной дуговой сварке используют обратную полярность тока, а при аргонодуговой сварке используют прямую полярность тока. Причем при дуговой сварке стыков трубы после выполнения каждого валика обеспечивают зачистку поверхности металла, а также механическую обработку поверхности каждого валика в местах концентраторов возможных дефектов при наплавке последующего валика, причем после зачистки поверхность шва подвергают контролю методами визуального контроля и измерительного контроля. Причем зачистку поверхности валиков, сваренных проволоками Св-08Х19Н10Г2Б и Св-07Х25Н13, производят щетками из нержавеющей проволоки. Причем участки шва с поверхностными дефектами (поры, трещины, шлаковые и вольфрамовые включения) обрабатывают механически с полным удалением дефектов. При этом кратеры швов тщательно заплавляют, не допуская вывод кратера на основной металл, при этом возбуждение дуги проводят в разделке или на ранее наплавленной части шва. При этом места начала и окончания сварки каждого последующего слоя (валика) шва смещают по отношению к предыдущему слою (валику) на расстояние от 10 мм до 15 мм. При этом сварку плакировки выполняют с присадочной проволокой Св-08Х19Н10Г2Б или Св-4Х20Н10Г2Б диаметром 1,6 мм или 2,0 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, позволяет получить валики (слои) корневого шва требуемой толщины; при величине силы тока от 70 А до 100 А, что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном сварочного тока, который обеспечивает устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны, что, в свою очередь, приводит к недопущению перегрева и появления трещин в металле шва; при этом напряжение на дуге составляет от 12 В до 14 В, что, как было обнаружено авторами изобретения, также позволяет обеспечить устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны; при этом обеспечивается расход аргона в горелку от 8 л/мин до 10 л/мин, причем для защиты корня шва используют поддув аргона изнутри трубопровода с расходом от 4 л/мин до 5 л/мин (что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном расхода защитного газа и позволяет обеспечить надежную защиту расплавленного металла шва от воздействия воздуха, что, соответственно, приводит к недопущению появления трещин в процессе эксплуатации сварного соединения) путем установки на расстоянии 200-300 мм (что, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечивает оптимальный расход защитного газа и обеспечивает надежную защиту сварочной ванны от воздействия воздуха) от сварного соединения с внутренней части трубопровода в районе сварного соединения двух изолирующих перегородок из резиновых камер, обернутых противопожарным полотном, в одну из которых установлен штуцер для подачи аргона, причем при невозможности обеспечения поддува аргона используют флюс-пасту. При этом после выполнения каждого валика плакирующего слоя с использованием присадочной проволоки Св-08Х19Н10Г2Б или Св-4Х20Н10Г2Б дают металлу остыть до температуры менее 100°С. При этом было обнаружено, что такая проволока, благодаря легированию ниобием, обеспечивает коррозионную стойкость корневого участка шва после проведения термической обработки, что повышает надежность и прочность сварного соединения в целом.
[0031] При этом сварку переходного слоя выполняют с присадочной проволокой Св-07Х25Н13 диаметром 1,6 мм или 2,0 мм, что как было обнаружено авторами изобретения обеспечивает требуемую высоту наплавленного слоя, и, соответственно, обеспечивает недопущение появления трещин в металле шва; при этом обеспечивается величина силы тока от 70 А до 100 А, что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном сварочного тока, который обеспечивает устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны, что, в свою очередь, приводит к недопущению перегрева и появления трещин в металле шва; при этом напряжение на дуге составляет от 12 В до 14 В, что, как было обнаружено авторами изобретения, также позволяет обеспечить устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны; при этом обеспечивается расход аргона в горелку от 8 л/мин до 10 л/мин, причем для защиты корня шва используют поддув аргона изнутри трубопровода с расходом от 4 л/мин до 5 л/мин (что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном расхода защитного газа и позволяет обеспечить надежную защиту расплавленного металла шва от воздействия воздуха, что, соответственно, приводит к недопущению появления трещин в процессе эксплуатации сварного соединения) путем установки на расстоянии 200-300 мм (что, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечивает оптимальный расход защитного газа и обеспечивает надежную защиту сварочной ванны от воздействия воздуха) от сварного соединения с внутренней части трубопровода в районе сварного соединения двух изолирующих перегородок из резиновых камер, обернутых противопожарным полотном, в одну из которых установлен штуцер для подачи аргона, причем при невозможности обеспечения поддува аргона используют флюс-пасту.
[0032] При этом сварку мягкой прослойки выполняют с проволокой Св-08ГС диаметром 1,6 мм или 2,0 мм что как было обнаружено авторами изобретения обеспечивает требуемую высоту выполненного слоя, и, соответственно, обеспечивает недопущение появления трещин в металле шва; при этом обеспечивается величина силы тока от 70 Л до 100 А, что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном сварочного тока, который обеспечивает устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны, что, в свою очередь, приводит к недопущению перегрева и появления трещин в металле шва; при этом напряжение на дуге составляет от 12 В до 14 В, что, как было обнаружено авторами изобретения, также позволяет обеспечить устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны; при этом обеспечивается расход аргона в горелку от 8 л/мин до 10 л/мин, что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном расхода защитного газа и позволяет обеспечить надежную защиту расплавленного металла шва от воздействия воздуха, что, соответственно, приводит к недопущению появления трещин в процессе эксплуатации сварного соединения. При этом было обнаружено, что такая проволока, благодаря низкому содержанию углерода и легирующих элементов, обеспечивает низкую склонность к образованию мартенсита в зоне перехода «аустенит-перлит», что повышает надежность и прочность сварного соединения в целом.
[0033] При этом во всех вышеуказанных случаях обеспечивают предварительный и сопутствующий подогрев кромок свариваемых труб до температуры от 50°С до 60°С, что, как было обнаружено авторами изобретения, положительно влияет на качество получаемого сварного соединения и также приводит к недопущению появления дефектов, таких как трещины в металле шва.
[0034] При этом ручную дуговую сварку основного перлитного слоя выполняют электродами УОНИИ-13/55 или УОНИИ-13/45 диаметром 3,0 мм или 4,0 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечивает требуемые характеристики сварного шва, соответствующие характеристикам металла свариваемых труб, что, соответственно, обеспечивает надежность получаемого сварного соединения; при этом обеспечивается величина силы тока от 150 А до 180 А, что, как было обнаружено авторами изобретения, является оптимальным диапазоном сварочного тока, который обеспечивает устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны, что, в свою очередь, приводит к недопущению перегрева и появления трещин в металле шва; при этом обеспечивается напряжение на дуге от 25 В до 30 В, что, как было обнаружено авторами изобретения, также позволяет обеспечить устойчивое горение дуги и хорошее формирование сварочной ванны; при этом используется предварительный и сопутствующий подогрев до температуры от 100°С до 150°С причем обеспечивают зону равномерного нагрева в каждую сторону от стыка не менее 200 мм, что, как было обнаружено авторами изобретения, положительно влияет на качество получаемого сварного соединения и также приводит к недопущению появления дефектов, таких как трещины в металле шва. При этом контролируют температуру подогрева термоэлектрическими преобразователями, термокарандашами, термокрасками, причем термоэлектрические преобразователи размещают с внешней стороны сварного соединения на основном металле трубы на расстоянии от 20 мм до 40 мм от края разделки в количестве не менее двух штук, что обеспечивает требуемое качество контроля температуры подогрева.
[0035] Заявленный способ также включает этап термообработки сварного соединения, на котором обеспечивают термообработку сварного соединения по режиму высокого отпуска при температуре от 590°С до 660°С (для соединений из плакированных сталей КРЕЗЕЛСО 330Е - при температуре от 590°С до 620°С; для соединений из стали 20 (22К) - при температуре от 630°С до 660°С), что, как было обнаружено авторами изобретения, обеспечивает требуемое снижение остаточных напряжений и получение требуемой структуры металла, что, соответственно, обеспечивает недопущение появления дефектов, таких как трещины в металле шва, и, соответственно, обеспечивает надежность сварного соединения; при этом обеспечивается двухчасовая выдержка при скорости нагрева свыше 300°С до температуры отпуска от 50°С/час до 150°С/час. Причем обеспечивают общую ширину участка трубы со швом посередине, нагреваемого до температуры отпуска, не менее четырех толщин стенок трубы. Причем охлаждение после выдержки осуществляют от температуры отпуска до 300°С под слоем изоляции при отключенном индукторе, при этом от 300°С и ниже охлаждение осуществляют на спокойном воздухе. При этом, как было обнаружено авторами изобретения, такие температурные и временные режимы положительно влияют на качество получаемого сварного соединения и на получение требуемой структуры металла, что также приводит к недопущению появления дефектов, таких как трещины в металле шва.
[0036] Настоящее описание заявленного технического решения демонстрирует лишь частные варианты осуществления и не ограничивает иные варианты его реализации, поскольку возможные иные альтернативные варианты осуществления, не выходящие за пределы объема информации, изложенной в настоящей заявке, должны быть очевидными для специалиста в данной области техники, имеющего обычную квалификацию, на которого рассчитано заявленное техническое решение.