СПОСОБ СВАРКИ КРУПНОРАЗМЕРНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБЕЧАЕК
METHOD OF WELDING LARGE-SIZED METALLIC SHELLS

Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности и может найти применение при изготовлении оборудования для переработки нефти, в частности при сборке крупноразмерных металлических резервуаров типа сепараторов, отстойников, емкостей для хранения и подготовки нефти.
Известен способ монтажа барабана котла путем перемещения посредством роликов и установки барабана па опору верхней площадки каркаса котла. Барабан устанавливают на ролики предварительно изготовленными частями и производят их сборку на верхней площадке каркаса котла сваркой обечаек частей барабана и последующей термообработкой швов. При этом сварку обечаек секций барабана выполняют под флюсом многослойно, участками со смещением мест начала и конца участка шва в последующих слоях поворотом секций барабана при вращательном перемещении роликов. Термообработку швов в зонах сварки обечаек производят с помощью конвективных или индуктивных нагревателей, либо с использованием пара соседнего котла. Техническим результатом изобретения является повышение технологичности монтажа и снижение трудоемкости замены барабана котла (Патент РФ №2359168, опублик. 20.06.2009).
Наиболее близким к предложенному изобретению является способ изготовления крупноразмерной металлической обечайки, состоящей, по крайней мере, из двух металлических обечаек, включающий сварку металлических листов встык под флюсом с принудительной подачей флюса сверху и снизу сварного шва, вальцеванием из них цилиндров, сварку стыка вдоль цилиндров с принудительной подачей флюса сверху и снизу сварного шва, с получением цилиндрических обечаек, размещение цилиндрических обечаек на роликах торцевыми поверхностями друг к другу и сварку их встык по торцам цилиндрических обечаек. Повышается качество готового изделия (Куркин С.Л. и др. Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций, М., «Машиностроение», 1989, с.40-41, с.60-61, рис.5, 6, 9, с.183-186, 221 рис.6 - прототип).
В предложенном изобретении решается задача повышения прочности сварных обечаек за счет повышения качества сварных швов.
Задача решается способом изготовления крупноразмерных металлических обечаек, включающим сварку металлических листов встык под флюсом с принудительной подачей флюса сверху и снизу сварного шва, из сваренных металлических листов вальцеванию цилиндра, сварку металлических листов встык вдоль цилиндра с формированием цилиндрической обечайки с принудительной подачей флюса сверху и снизу сварного шва, размещение цилиндрических обечаек на роликах торцевыми поверхностями друг к другу, сварку встык по торцам цилиндрических обечаек с одновременным вращением двух обечаек с принудительной подачей флюса сверху и снизу сварного шва, при сварке листов встык для принудительной подачи флюса снизу сварного шва под сварным швом размещают ванну с гибким днищем, наполненную флюсом, и поджимают гибкое днище и объем флюса снизу к сварному шву, при сварке встык по торцам цилиндрических обечаек для принудительной подачи флюса снизу сварного шва под сварным швом размещают чашеобразную емкость с эластичными бортами, способную свободно вращаться на оси, с осью на шарнире и с возможностью перемещаться по вертикали, размещают чашеобразную емкость под обечайками в зоне сварного шва с наклоном оси чаши к вертикали под углом 10-15 град. и контактированием борта чашеобразной емкости с днищем одной из обечаек, заполняют сварочным флюсом чашеобразную емкость и пополняют флюс при его расходовании, заполняют зону сварки между обечайками изнутри обечаек, вращают обечайки с передачей вращения чашеобразной емкости.
Сущность изобретения
При изготовлении крупноразмерных, т.е. более 1 м в диаметре, металлических обечаек особое внимание уделяют качеству сварных швов. Сварку металлических листов производят встык с небольшим зазором между листами. При электросварке под флюсом не вызывает особых трудностей подача флюса сверху в зону сварки. Но при этом происходит просыпание флюса между металлическими листами и оголение сварного шва. В результате сварной шов получается ослабленным, имеют место непровары, прожоги основного металла. Применение ванны с флюсом под сварным швом также не решает эту проблему, т.к. флюс в ванне оседает и зона сварки остается без флюса. К тому же эффекту приводит и расход флюса на сварку. Существующие технические решения или не решают эту проблему или решают ее лишь частично. В предложенном изобретении решается задача повышения прочности сварных обечаек за счет повышения качества сварных швов. Задача решается следующим образом.
При сварке крупноразмерных металлических обечаек выполняют электросварку металлических листов встык под флюсом с принудительной подачей флюса сверху и снизу сварного шва. Из сваренных металлических листов вальцуют цилиндры изгибанием листов в цилиндры на трехвалковой листогибочной машине. Вдоль цилиндра производят электросварку металлических листов встык с формированием цилиндрической обечайки. Электросварку ведут в полуавтоматическом режиме с принудительной подачей флюса сверху и снизу сварного шва. Полученные цилиндры размещают на роликах торцевыми поверхностями друг к другу. Производят электросварку встык по торцам цилиндрических обечаек с одновременным вращением двух обечаек с принудительной подачей флюса сверху и снизу сварного шва, после сварки получают крупноразмерную металлическую обечайку. При необходимости к обечайке приваривают одно или два днища, или переход, или какое-либо другое продолжение в зависимости от конкретного применения на производстве.
При сварке металлических листов встык для принудительной подачи флюса снизу сварного шва под сварным швом размещают ванну с гибким днищем, наполненную флюсом. На фиг.1 показана ванна с флюсом с системой поджатия флюса к сварному шву. Под металлическими листами 1 размещена ванна 2 с резиновым днищем 3, под которым расположена асбестовая прокладка 4 и рукава 5 типа пожарных, способные раздуваться и увеличиваться в диаметре, что способствует плотному прилеганию флюса снизу сварного соединения. Флюс 6 размещен под металлическими листами 1 над резиновым днищем 3.
При сварке подают сжатый воздух по рукавам 5, которые увеличиваются в диаметре и поджимают резиновое днище 3 и флюс 6 к металлическим листам 1, обеспечивая наличие флюса 6 в зоне сварки между листами 1. Асбестовая прокладка 4 предохраняет рукава 5 от воздействия повышенной температуры, возникающей при сварке.
Такую же ванну используют при электросварке встык металлических листов, отформованных в цилиндрическую форму. Вдоль цилиндра производят электросварку металлических листов встык с формированием цилиндрической обечайки.
При сварке встык по торцам цилиндрических обечаек для принудительной подачи флюса снизу сварного шва в зоне сварки размещают оборудование, представленное на фиг.2.
На фиг.2 чашеобразная емкость 7 с эластичными бортами 8 из резины заполнена флюсом 6. Емкость 7 установлена на оси 9 с возможностью свободно вращаться на оси 9. Ось 9 закреплена на шарнире 10. Емкость 7 размещена под обечайками 11 со смещением оси 9 относительно зоны сварки (сварного шва) 12 вдоль металлических обечаек 11 на угол α. Обечайки поставлены на роликовые опоры 13 с возможностью вращения на роликовых опорах 13. Внутри обечаек размещен бункер для подачи флюса 14 с флюсом 15 и сварочная головка 16 на консоли 17. Ось 9 закреплена через шарнир 10 на пневмоцилиндре 18 с возможностью вертикального перемещения под действием пневмоцилиндра 18.
Работа устройства.
Чашеобразную емкость 7 размещают под обечайками 11. Пневмоцилиндр 18 поджимает чашеобразную емкость 7 к сварному шву 12 обечаек 11, что способствует плотному прилеганию флюса 6 снизу к сварному шву 12 между обечайками 11. В зоне сварки 12 организуют смещение оси 9 относительно сварного шва 12 вдоль металлических обечаек 11. Для этого чашеобразную емкость 7 располагают с наклоном оси 9 в сторону смещения под углом α=10-15 градусов к вертикали и контактированием эластичного борта 8 чашеобразной емкости 7 с днищем одной из обечаек 11.
Чашеобразную емкость 7 заполняют флюсом 6. При электросварке сварочную головку 16 направляют в зону сварки 12 внутри обечаек 11, также внутри обечаек 11 в зону сварки 12 подают флюс 15 из бункера 14. Снизу от обечаек 11 флюс 6 подают в зону сварки 12 из чашеобразной емкости 7. При вращении обечаек 11 за счет контактирования эластичного борта 8 чашеобразной емкости 7 с обечайкой 11 вращение передается от обечайки 11 к расположенной наклонно и касающейся обечайки 11 чашеобразной емкости 7. Эластичный борт 8 чашеобразной емкости 7 отгибается и флюс 6 касается зоны сварки 12. С другой стороны чашеобразной емкости 7, отстоящей от обечайки 11, подсыпают флюс 6, обеспечивая пополнение флюса 6 при его расходовании. Производят сварку встык по торцам обечаек 11.
В результате получают качественно выполненные сварные швы.
Пример конкретного выполнения
Изготовляют крупноразмерную металлическую обечайку диаметром 2000 мм, длиной 4000 мм и толщиной стенки 20 мм. Электросварку ведут в полуавтоматическом режиме с применением сварочной проволоки марки СВ-08ГА с напряжением электрического тока 38-40 вольт и силой тока 700-750 ампер.
Выполняют электросварку металлических листов толщиной 20 мм встык под флюсом марки АН-47. При электросварке выполняют принудительную подачу флюса сверху и снизу сварного шва. Сверху сварного шва выполняют подсыпку флюса, а для подачи флюса снизу используют приспособление и выполняют работу приспособления, показанного на фиг.1. Получают листы с размерами 6280×2000 мм каждый.
Из сваренных металлических листов формуют цилиндры изгибанием листов в цилиндры на трехвалковой листогибочной машине. Получают 2 цилиндра наружным диаметром 2000 мм и длиной 4000 мм. Вдоль каждого цилиндра производят электросварку металлических листов встык с формированием цилиндрической обечайки.
Полученные обечайки размещают на роликах торцевыми поверхностями друг к другу. Производят электросварку встык по торцам цилиндрических обечаек с одновременным вращением двух обечаек с принудительной подачей флюса сверху и снизу сварного шва. При электросварке выполняют принудительную подачу флюса сверху и снизу сварного шва. Сверху сварного шва выполняют подсыпку флюса, а для подачи флюса снизу используют приспособление и выполняют работу приспособления, показанного на фиг.2.
После сварки получают крупноразмерную металлическую обечайку с качественно выполненными сварными швами. В швах отсутствует разнотолщинность, непровары, прожоги.
Применение предложенного способа позволит повысить прочность сварных обечаек за счет повышения качества сварных швов.