Сварка — СП 365.1325800.2017

Общие требования

Монтажную сварку резервуарных конструкций следует выполнять в соответствии с ППР и разработанными и утвержденными операционнотехнологическими картами, в которых должны быть предусмотрены:

• способы сварки монтажных соединений с учетом их пространственного положения
• сварочные материалы, удовлетворяющие требованиям проекта КМ по уровню механических свойств
• требуемая форма подготовки кромок монтируемых элементов под сварку
• последовательность сварки и порядок выполнения каждого шва, обеспечивающие минимальные деформации и перемещения свариваемых элементов
• режимы и указания по технике сварки
• технологическая оснастка и оборудование, необходимые для выполнения сборки, подготовки к сварке, сварке соединений и предварительному подогреву сварных соединений
• предварительный подогрев или просушка металла перед проведением сварочных работ в зависимости от температуры окружающего воздуха, а также допускаемая скорость ветра в зоне сварки; технология производства сварочных работ в зимних условиях (если это предусматривается в соответствии с графиком работ); предельно допустимые значения отклонений геометрических размеров сварных соединений.

Разработанные технологии сварки должны обеспечивать необходимый уровень механических свойств сварных соединений, который подтверждается аттестацией технологии сварки и сваркой допускных соединений.

В ППР должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие требуемую геометрическую точность резервуарных конструкций, включая меры по компенсации или подавлению термодеформационных процессов усадки сварных швов, которые могут привести к потере устойчивости тонкостенной оболочки корпуса резервуара и образованию вмятин или выпуклостей его поверхности. При необходимости устранения производственных дефектов сварных швов должны разрабатываться операционные технологические карты на ремонт.

Применяемые сварочные материалы и условия их хранения должны соответствовать НД на поставку сварочных материалов. Требования к аттестации сварочных материалов и сварочного оборудования приведены в [8] и [9].

Требования к применению сварочных технологий и их аттестации приведены в [10].

Требования к аттестации сварщиков/операторов сварочных установок, выполняющих сварку металлоконструкций резервуаров, приведены в [11] и [12].

Перед началом сварочных работ на резервуаре или группе однотипных резервуаров сварщики/операторы, выполняющие работы по сварке стенки и уторного узла, должны пройти допускные испытания. Допускные испытания подтверждают соответствие квалификации сварщика для выполнения предусмотренных работ и механических характеристик соединений на соответствие требованиям проекта КМ. Сварщики, выполняющие сварку остальных соединений, допускаются к работе в соответствии с областью действия их аттестационных документов.

Требования к сварным соединениям

В конструкциях элементов резервуаров предусматривается применение стыковых, тавровых и нахлесточных типов сварных соединений. Конструкция сварных соединений и геометрические параметры швов в зависимости от вида сварки должны соответствовать ГОСТ 31385, ГОСТ 5264, ГОСТ 14771, ГОСТ 8713 и указываться в КМ и КМД.

Для сварки каждого вида соединений должны разрабатываться операционно-технологические карты.

К сварным соединениям предъявляются требования по форме подготовки кромок, геометрическим параметрам швов, по механическим свойствам, по непроницаемости (герметичности, сплошности), обеспечению минимальных сварочных деформаций.

Требования к механическим свойствам сварных соединений

При строительстве резервуаров должны быть обеспечены механические свойства сварных соединений, общие требования к которым приведены в таблице 1. Механические свойства сварных соединений резервуара на каждом этапе подтверждаются при аттестации технологии сварки или при допускных испытаниях сварщиков.

Примечание — Механические испытания проводятся на стадии аттестации технологии сварки и сварки допускных стыков

Стыковые сварные соединения должны быть равнопрочны основному металлу, т.е. при испытании на статическое растяжение значение их временного сопротивления разрыву должно быть не ниже его нормативного значения для основного металла. Испытания на статическое растяжение сварного соединения следует проводить не менее, чем на трех образцах типа XII или XIII по ГОСТ 6996–66.

К сварному шву сопряжения стенки с днищем (уторный шов), предъявляется дополнительное требование равнопрочности с основным металлом по нормативному значению предела текучести (тип II по ГОСТ 6996).

Испытания на ударный изгиб (ударную вязкость) следует производить для металла сварного шва и ЗТВ стыковых соединений элементов стенки.

Ударная вязкость при установленной температуре испытаний должна быть не менее 35 Дж/см2 для сталей с пределом текучести 360 МПа и менее и не менее 50 Дж/см2 для сталей с более высоким пределом текучести. Температура испытаний на ударный изгиб устанавливается в зависимости от предела текучести основного металла, его толщины и расчетной температуры в соответствии с 6.2.3 ГОСТ 31385–2016. За расчетную температуру металла принимается температура воздуха наиболее холодных суток, повышенная на 5 °С для данной местности согласно СП 131.13330 с обеспеченностью 0,98. Ударную вязкость металла шва и ЗТВ определяют на поперечных образцах с острым надрезом Шарпи типа IХ (для толщины основного металла 11 мм и более) и типа Х (для толщины основного металла 6–10 мм) по ГОСТ 6996. Испытания должны проводиться не менее, чем на трех идентичных образцах. Для одного из трех образцов разрешается снижение значения ударной вязкости на 5 % ниже нормируемого значения.

Значение твердости (по Виккерсу) не должно превышать значений, приведенных в таблице 2.

Для резервуаров из стали с пределом текучести свыше 360 МПа необходимо проверять твердость металла в зоне приварки к стенке временных креплений или монтажной оснастки после их удаления.

При испытаниях сварных соединений на статический изгиб среднее арифметическое значение угла изгиба шести поперечных образцов (тип XXVII по ГОСТ 6996–66) должно быть не менее 120°, а минимальное значение угла изгиба одного образца должно быть не ниже 100°. При толщине основного металла до 12 мм включительно испытания проводят загибом корня шва внутрь (3 шт.) и корня шва наружу (3 шт.), а при толщине основного металла более 12 мм – загибом образцов «на ребро» (6 шт.).

Информация о выполненных ремонтных работах сварных соединений заносится в журнал пооперационного контроля (А.1 приложения А).

Технология сварки резервуарных металлоконструкций

Способы и режимы сварки конструкций должны обеспечивать: уровень механических свойств и хладостойкость сварных соединений, предусмотренных проектной и рабочей документацией; уровень дефектности, не превышающий приведенный в 9.3, 9.4 и 9.5 ГОСТ 31385–2016.

При строительстве резервуаров следует применять технологии сварки металлоконструкций, приведенные в таблице 3.

Примечания

1. Условные обозначения способов сварки приведены в [12].
2. При сварке в углекислом газе в условиях ветра необходимо применять технологию, обеспечивающую повышение устойчивости защитной струи газа и стойкости к порообразованию, или заграждения от ветра.
3. Для всех типов сварных соединений возможно применение ручной дуговой сварки.
4. Аргонодуговая сварка применяется, в основном, для выполнения корня односторонних и двусторонних швов с последующей заваркой разделки другими способами сварки и стыковых сварных швов деталей и узлов с толщиной стенки не более 5 мм.

При сварке резервуара должна строго соблюдаться последовательность выполнения сварных швов, предусмотренная ППР. Сварка должна выполняться в соответствии с операционными технологическими картами на каждый вид сварного соединения. Режимы сварки проверяют на пробных пластинах той же толщины и той же марки стали, что и свариваемые детали.

Рабочее место сварщика и свариваемая поверхность конструкции резервуара должны быть защищены от дождя, снега и ветра укрытием из несгораемого материала. Запрещается проводить сварочные работы на открытом воздухе во время дождя, снегопада.

Допустимая скорость ветра при выполнении сварочных работ определяется в зависимости от выбранного способа сварки и сварочных материалов:

• ручная дуговая сварка электродами с основным видом покрытия – 10 м/с
• механизированая сварка проволокой сплошного сечения и порошковой проволокой в углекислом газе – не более 6 м/с, - механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой – не более 15 м/c, сварка в аргоне и смесях газов на основе аргона – не более 2 м/с.

Поверхность металла, кромки свариваемых элементов и прилегающие к ним зоны на расстоянии не менее 20 мм должны быть зачищены перед сваркой до металлического блеска.

После сварки каждого слоя поверхность шва тщательно зачищают от шлака и брызг металла. Участки слоев шва с порами, раковинами должны быть удалены и заварены вновь. При систематическом образовании дефектов в процессе выполнения сварного шва работу следует остановить до определения причин образования дефектов.

Многослойные швы стыковых соединений при механизированной и ручной дуговой сварках должны выполняться обратно-ступенчатым способом, двойным слоем или каскадом.

Короткие швы (длиной до 350 мм) сваривают напроход, т. е. от начала до конца шва; швы средней длины (до 1500 мм) – от середины к концам; длинные швы (свыше 1500 мм) – обратноступенчатой сваркой, при которой шов выполняется участками в направлении обратном общему направлению сварки, при этом длина ступени для РД сварки составляет от 150 до 200 мм, для полуавтоматических способов сварки – от 300 до 700 мм.

Сварку уторного шва выполняют секциями длиной не более 900 мм обратноступенчатым способом. В пределах каждой секции швы, выполняемые полуавтоматической сваркой, также сваривают обратноступенчатым способом участками длиной от 300 мм. Сначала заваривают наружный шов, контролируют его в соответствии с рабочей документацией, а затем внутренний или выполняют сварку уторного шва одновременно изнутри и снаружи резервуара с опережением наружного шва (от 1 до 2 м).

Начало и конец каждого технологического участка в наплавленном валике многослойного шва должны перекрываться последующим со смещением от 25 до 30 мм.

Сварку вертикальных стыковых соединений начинают с верхнего технологического участка. При сварке вертикальных соединений высота каждого слоя (валика) должна быть не более 2–4 мм. Ширина одного слоя должна быть не более 20 мм. При сварке соединений толщиной 20 мм и более после выполнения первых 2 (3) слоев шва с одной стороны производится зачистка и подварка корневого слоя, а затем с обеих сторон выполняются заполняющие и облицовочные слои шва.

Горизонтальные швы большой протяженности с К-образной разделкой кромок делят на участки (захватки) с таким расчетом, чтобы два сварщика или два сварщика-оператора при автоматической сварке под флюсом могли заварить двусторонний шов на таком участке в течение одной смены. При сварке горизонтальных швов на вертикальной плоскости каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 его ширины. При сварке горизонтальных соединений высота валика должна быть от 3 до 5 мм, а ширина не более 10 мм. При вынужденных длительных перерывах сварки протяженных швов возобновление процесса сварки следует выполнять с соблюдением всех требований, предусмотренных в технологических картах для операций подготовки соединения под сварку.

В двухсторонних стыковых соединениях перед выполнением шва с обратной стороны необходимо зачистить корень шва армированным абразивным кругом до чистого бездефектного металла. При выполнении соединений на керамических подкладках или стержнях обратную сторону корня шва следует зачищать металлической щеткой.

Механизированная сварка в углекислом газе применяется для любых конструктивных элементов резервуаров при выполнении сварных соединений, а также при устранении дефектов сварных швов – во всех пространственных положениях.

Расход защитного газа (СО2) следует устанавливать в зависимости от скорости ветра в зоне выполнения работ, в соответствии с таблицей 4.

Рекомендуемые режимы механизированной сварки в среде СО2 стыковых, угловых и тавровых соединений приведены в таблице 5. Фактические режимы сварки уточняются при аттестации технологии сварки и записываются в операционные технологические карты. При сварке нахлесточных соединений в нижнем положении швы катетом до 8 мм можно выполнять за один проход (за исключением сварных соединений настилов стационарных крыш и днища резервуара). Швы больших катетов следует выполнять за два или несколько проходов. Требуемые размеры шва при этом обеспечиваются выбором соответствующей скорости сварки и амплитуды поперечных колебаний горелки. При сварке угловых швов в других пространственных положениях режим сварки выбирают таким же, как при выполнении заполняющих слоев стыковых соединений.

Примечания

1. Режимы сварки уточняются при разработке технологии сварки
2. Ориентировочная скорость подачи проволоки для указанных значений тока – 250– 80 см/мин

Число проходов сварного шва выбирают в зависимости от толщины металла в соответствии с операционной технологической картой. При ширине разделки свыше 15 мм, сварку каждого слоя выполняют за два и более проходов.

Сварка под флюсом, применяется при сварке резервуарных конструкций для монтажа днища, понтонов и плавающих крыш в нижнем положении, сварке уторного шва и сварке горизонтальных соединений листов стенки.

Основные условия получения качественных сварных соединений при сварке под флюсом следующие:

• надежная защита дуги от воздуха должна быть обеспечена применением флюса с высотой слоя над дугой не менее 30 мм; кромки металла, соприкасающиеся с флюсом должны быть свободными от ржавчины, влаги и жировых пленок; подсос воздуха и влаги в зону дуги через зазоры в свариваемых листах должен быть исключен за счет предварительной подварки шва тонким слоем, выполняемым механизированной сваркой в защитном газе или порошковой проволокой, или применения подкладок; полное проплавление кромок и сплошность швов должны обеспечиваться за счет правильно подобранных режимов сварки и обеспечения контролируемого направления электродной проволоки в зону сварки; после каждого прохода и очистки шва от шлаковой корки следует проводить визуальный контроль шва и исправление дефектных участков
• визуальный контроль качества их шва.

Автоматическая сварка под флюсом горизонтальных соединений производится, как правило, двумя сварщиками-операторами, при этом каждый оператор сваривает слой со своей стороны стенки резервуара (с внутренней стороны – первый сварщик, с внешней стороны – второй сварщик). До начала автоматической сварки следует выполнить полуавтоматом корневой слой шва толщиной от 2 до 4 мм. В таблице 6 указано рекомендуемое число слоев шва при автоматической сварке горизонтальных соединений стенки под флюсом. Завышение площади сечения прохода и, соответственно, размеров сварочной ванны приводит к образованию наплывов и несплавлений кромок.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом надлежит выполнять непрерывно при наложении каждого валика (слоя) на всю длину технологического участка (секции).

При сварке горизонтальных швов с шириной разделки кромок более 12 мм рекомендуется выполнять последние заполняющие и облицовочные слои шва за несколько проходов, т. е. применять многоваликовую сварку. При этом каждый последующий валик в данном слое должен перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 его ширины.

Для облегчения удаления шлака рекомендуется применять режимы и технику сварки, обеспечивающие вогнутую (менискообразную) форму поверхности корневого и заполняющих слоев. После сварки каждого слоя поверхность шва необходимо очистить от шлака и зашлифовать участки шва с резкими межваликовыми переходами.

В процессе сварки следует выполнять мероприятия по недопущению увлажнения флюса. Остатки флюса после каждой смены должны храниться в сушильном шкафу.

Сварку металлоконструкций при отрицательных температурах проводят при выполнении следующих требований:

• сборка конструкций проводится без ударов; холодная правка конструктивных элементов не допускается; сварка каждого участка сварного шва проводится без перерыва
• не допускается прекращать сварку до выполнения проектного сечения шва на каждом отдельном участке металлоконструкции.

В случае вынужденного прекращения работ процесс сварки может быть возобновлен только после повторного подогрева металла в зоне стыка до рекомендуемой температуры. приварка монтажных приспособлений к основным конструкциям резервуара выполняется электродами типа Э50А с основным покрытием.

Температура подогрева кромок и межслойная температура при сварке резервуаров должна устанавливаться в соответствии с таблицей 7. Ширина зоны подогрева – не менее 100 мм в каждую сторону от стыка. Подогрев кромок при автоматической сварке горизонтальных стыков стенки резервуаров необходимо выполнять многосопельными газовоздушными горелками, обеспечивающими равномерный подогрев металла по длине стыка, непосредственно перед местом сварки. При наличии влаги на кромках соединений перед сваркой конструктивных элементов из любых сталей производится просушка кромок при температуре 50 ºС. Контроль температуры подогрева следует вести контактными термометрами, термокарандашами или пирометрами.

Сварку следует производить при стабильном режиме. Предельные отклонения заданных значений напряжения дуги не должны быть более 5 % и силы сварочного тока 10 %. Контроль режимов сварки должен выполняться не реже двух раз в смену, с соответствующими записями в журнале (А.1 приложения А).

По окончанию сварочных работ все вспомогательные сборочные приспособления и остатки крепивших их швов должны быть удалены, сварные соединения зачищены от шлака и брызг металла, зашлифованы и проконтролированы.

Все сведения о выполнении сварочных работ должны регулярно заноситься в журнал пооперационного контроля (А.1 приложения А).