книги / Основы газоснабжения

(см. рис. VI.13)
давления		Поправка			Невязка
на участке	Исправлен­		Потери напора
с учетом мест-
ных сопроти­	ный диаметр				мм вод. ст.	%
влений д pi-f-	dlHха, мм	Д р	А pi	Д VI+Д Рм
+Д рм, мм
вод. ст.
+15,4
+30,8
+61,6
+107,8	—	—	—	—	4,4	4,1
—69,3
—42,9
—112,2

+23,1

+69,3

+55,0

+147,4

—126,5

+110

—21,45

—21,45

—53,9

—96,80

+26,3

+33,0

+77,0

+136,3

—14,8 -15,4 —82,5

—112,7

270X7,0	0,090	13.5	+14,8
152x4,5	0,055	27.5	+69,3
			+30,2
133x4,0	0,200	100,0	+114,3
			[—110,0
152x4,5	0,16	24	+110,00
			—26,30
			—21,45
			—53,90
			—101,65
			+26,3
89x3,0	од	35	+33,0
			+38,5
			+97,8
			—14,8
75,5x4,0	0,2	60	—15,4
			—66,0
			—96,2

4,3 3,9

8,35 8,3

1.61.7

131

После пересчета сумма приходов и расходов газа в каждом узле должна быть равна нулю. Метод изменения диаметров участков газопроводов более обеспечивает ранее принятые нами желаемые распределения потоков газа, и поэтому воспользуемся им. Дальнейшие расчеты удобнее вести в таблич­ ной форме. Составлением табл. VI.6 и внесением в нее результатов расчетов увязка сети будет закончена и будут определены расчетом диаметры участ­ ков газопроводов. Их следует нанести на расчетную схему (см. рис. VI.13).

16.

Проводим

расчет сети

среднего

давления по

исходным. данным,

приведенным на рис. VI.14. Недостающими данными необходимо задаться.

Абсолютное давление

газа на

выходе

из

ГРП завода для обеспечения

устойчивой работы горрлок среднего давления принимаем равным рВЬ1Х=

= 1,5 кгс/см2. Для обеспечения

устойчивой работы

регулятора

давления

в докритическом режиме согласно зависимости (V.3) принимаем отношение

Рвых/Рвх =

0,6.

Тогда

абсолютное

давление

перед

регулятором

рвх =

=

рвых/0,6 = 1,5/0,6 =

2,5 кгс/см2. С учетом возможных колебаний давле­

ния в сети и наличия потерь давления в арматуре до регулятора принимаем

давление газа

на входе

в ГРП

завода, а

следовательно, в конце

нашей

сети рз =

2,8 кгс/см2.

Для учета потерь давления в местных сопротивлениях сети увеличи­

ваем фактическую длину

ее участков на 10%, т. е. принимаем расчетную

длину

газопровода

ГРС—ГРП

завода

Lp

=

1,1 *0,8 +

1,1

0,35

=

1,265

км.

Величина

средней

квадратической

разности

абсолют­

ных давлений

для

всей

сети аср =

(р\ — р\)/Ьр =

(3,82—2,82)/1,265

=

=

6,7.

По

номограмме

рис. VI.7 находим,

что найденному

значению

оср

и расчетному расходу газа на участке сети ГРС—ГРП поселка Гр =

2113 м3/ч

соответствуют диаметры газопровода Dy =

100 или Dy = 125 мм. Прини­

маем газопровод Dу = 125 мм, для которого при данном расходе газа

ве­

личина аСр =?= 3. Соответствующее выбранному диаметру абсолютное давле­

ние газа перед ГРП поселка р 2 определится из соотношения (3,82—р\)/(1,1 X

X 0,8) = 3, откуда

р 2 =

V 3,82—3-1,1-0,8 =

3,44

кгс/см2.

Для

участка

сети ГРП

поселка — ГРП завода

аср = (3,442 — 2,82)/(1,1 • 0,35) = 4.

По

номограмме рис. VI.6 при данном значении

яСр и расчетном расходе

газа

Гр

=

500 м3/ч

диаметр

второго участка сети

принимаем

равным

Dy=

=

70 мм.

Г л а в а V I I

С в а р о ч н ы е р а б о т ы

§ VII. 1. Сварка газопроводов

Сварка — основной способ соединений стальных труб при со­ оружении газопроводов, обеспечивающий надежность и безопас­ ность их эксплуатации. Поэтому к работе допускаются только сварщики, сдавшие экзамен в соответствии с «Правилами атте­ стации сварщиков» Госгортехнадзора СССР.

При строительстве газопроводов в стесненных условиях на­ селенных пунктов обычно применяются ручная электродуговая и газовая сварка, а также газовая резка стальных труб. Реже при­ меняются автоматическая сварка под слоем флюса и газоэлектри­ ческая. При любом методе сварки металл сварного шва должен быть равнопрочен основному металлу труб.

Перед сваркой необходимо убедиться в отсутствии на трубах вмятин, царапин, закатов, эллиптичности и разиостенности кон­ цов свыше допустимых норм. Внутренние и наружные поверхности труб должны быть очищены от грязи, наледи и других засорений, а кромки и прилегающие к ним внутренняя и наружная поверхно­ сти очищены до металлического блеска на ширину 10—20 мм.

Сборка труб под сварку осуществляется с помощью наружных или внутренних центраторов — приспособлений, позволяющих совместить концы стыкуемых труб. Собранный под сварку стык фиксируется электродуговой прихваткой в нескольких местах по периметру труб. Размеры элементов собранного под сварку стыка (рис. V II.1) зависят от метода сварки и должны быть в пределах величин,приведенных в табл. V II.1. В зависимости от метода сварки и толщины стенок свариваемых труб сварка осуществляется в два-четыре слоя, выполняемых поочередно с промежуточной их очисткой от шлака и брызг наплавленного металла.

Ручная электродуговая сварка. При дуговой сварке за счет тепла электрической дуги, образующейся между электродом, под­ соединяемым к одному полюсу, и свариваемым изделием, подсое­ диняемым к другому полюсу источника тока, оплавляются кромки

133

Т а б л и ц а VII.1

Размеры элементов сварного стыка

Толщина	Зазор а		Притунле-		Угол а скоса торцов		Допустимое
							смещение
стенок	между тор­		ние 6	Автоматиче­		Ручная дуго­	Ь кромок
труб, мм	цами,гмм		торца, мм				труб, мм
					ская сварка	вая сварка
5 -8	1 .5 -2,5		1 .5 -	3,0	10—35°	30—35°	1.0—	1,5
8-10	2,0-3,0	3,5	1 .5 -	3,0	10-35	30-35	1,5-2,0	2,5
10-12	2 .5 -		1 .5 -	3,0	10-35	30-35	2 .0 -

свариваемых изделий и конец электрода. Образующаяся ванна расплавленного металла предохраняется от воздействия кислорода и азота окружающего воздуха слоем расплавленной флюсовой

обмазки электрода.

Устойчивая

электри­

ческая

дуга

длиной 3—4 мм

с

темпера­

турой

3000—4000° С

достигается

при на­

пряжении сварочного тока 50—65 в и силе

тока порядка 110—240 а и выше.

Для сварки

газопроводов

применяют

электроды марок Э-42,. Э-42А, Э-50 и Э-50А

(буква Э означает электрод,

цифры — га­

Рис. VI1.1.

Элементы

рантируемый

предел

прочности,

индекс

сварного

стыка.

А — пластические

свойства)

с

обмазкой

типов УОНИ-13/45,

УОНИ-13/55, ВСР-5,

ВСЦ, ВСФ и др. В составе обмазки,

слой

которой

может быть

тонким

или

толстым,

могут

содержаться

мрамор,

плавиковый

шпат,

кварц, ферромарганец, ферросилиций, жидкое стекло и др.

Тонкообмазанные электроды применимы для сварки

неответст­

венных

конструкций,

а для

сварки

газопроводов

применяются

толстообмазанные электроды

с диаметром проволоки

3, 4 и 5 мм.

При многослойной сварке первый

слой

для лучшего

провара

корня шва выполняют электродом диаметром 3 мм, а последу­ ющие, более металлоемкие, слои варят электродами диаметром 4 и 5 мм.

Дуговая сварка может осуществляться на постоянном и пере­ менном токе. При дуге постоянного тока большее количество тепла выделяется на положительном полюсе. Поэтому к нему подключается свариваемый газопровод, требующий большего количества тепла на оплавление кромок, а электрод подключается к отрицательному полюсу. Таким подключением обеспечивается так называемая прямая полярность. Однако в отдельных случаях, например при сварке тонкостенных труб во избежание их пере­ грева, применяют обратную полярность, при которой газопровод подключают к отрицательному, а электрод — к положительному полюсу источника тока. На постоянном токе электрическая дуга

134

более устойчива, чем на переменном токе, при котором напряже­ ние, сила тока и полярность непрерывно изменяются.

Источниками постоянного тока являются генераторы и выпря­ мители. В городских условиях наибольшее распространение полу­ чили передвижные агрегаты АСБ, АСД, САК и ПАС, имеющие однопостовые генераторы постоянного тока, скомплектованные с двигателями внутреннего сгорания автомобильного типа (ГАЗ, ЗИЛ, ЯАЗ и др.). Источниками переменного тока служат транс­ форматоры, которые по сравнению с преобразователями и гене­ раторами постоянного тока дешевле, удобнее и проще в эксплу­ атации. Для питания сварочных постов от сети переменного тока обычно применяют сварочные трансформаторы серии СТЭ с регу­ ляторами тока марки РСТЭ (рис. V II.2).

Рис.УИ.2. Схема сварочного поста от сети перемен­ ного тока.

I —узел подключения к сети; 2 —заземление; 3 —свароч­ ный трансформатор; 4 —регулятор сварочного тока; 5 — электрод с держателем.

Ручная электродуговая сварка при достаточно высокой квали­ фикации сварщиков обеспечивает хорошее качество сваренных сты­ ков, маневренна, не требует сложного оборудования. Поэтому она находит широкое применение для сварки газопроводов, особенно

вусловиях населенных пунктов и промышленных предприятий. Ручная газовая сварка и резка металлов. Газовая сварка осу­

ществляется за счет тепла, выделяющегося при сгорании ацети­ лено-кислородной смеси. При температуре пламени до 3150 °С оплавляются кромки соединяемых труб и присадочный материал — сварочная проволока марок Св-08 или Св-08А. Ацетилен дл^я сварки поставляют в баллонах или получают на месте в перенос­ ных газогенераторных установках. В первом случае применяют стальные баллоны вместимостью 40 или 50 л с первоначальным давлением 15—18 кгс/см2. Во избежание взрыва ацетилена при транспортировке баллон заполняют пористой массой активиро­ ванного угля, а ацетилен растворяют в ацетоне. В случае приме­ нения газогенераторных установок ацетилен получают разло­ жением карбида' кальция (СаС2) в воде. Реакция протекает по уравнению СаС2 + 2Н аО = С2Н а + Са(ОН)2. На 1 кг карбида

135

кальция затрачивается 5—10 л воды, при этом образуется 230— 280 л ацетилена.

Кислород доставляется к месту работ в стальных баллонах вместимостью до 40 л под давлением 150 кгс/см2. Следует пом­ нить, что во избежание взрыва баллоны с кислородом не должны иметь контакта с маслом, замасленными рукавицами или ветошью.

Для понижения давления ацетилена до 0,1—1,5 кгс/см2 приме­ няют редукторы типов АБО-5, АБД-5, АСО-10 и АРД-30, а снижет ние давления кислорода осуществляется редукторами типов

	Рис. VI1.3. Схема поста газовой сварки.
1	—баллон с ацетиленом (при газобаллонном варианте); 2 — ацети­
леновыйредуктор; 3 —газогенератор (пригазогенераторномварианте);
4	—баллонскислородом; 5 — кислородный редуктор; 6 —резинотка­
	невые рукава; 7 — горелка или резак; 8 —проволока.

КБО-60, КБД-60, КБД-25 и КСО-Ю. Приведенные обозначения расшифровываются так: К — кислородные, А — ацетиленовые, Б — баллонные, Р — рамповые, С — сетевые, О — одноступен­ чатые, Д — двухступенчатые. Цифры после обозначения показы­ вают пропускную способность редуктора, кубометры в час.

Получение ацетилено-кислородной смеси и сжигание ее осу­ ществляются в ручных сварочных горелках типа ГС-2 и ГС-3 со сменными наконечниками. Газ и кислород подаются к горелке по резинотканевым рукавам 6 (рис. V II.3) с внутренними диаметрами 6, 9, 12 и 16 мм.

Установки для газовой сварки просты, транспортабельны, уни­ версальны, но газовая сварка сопровождается выгоранием из ме­ талла трубы углерода, марганца и кремния, что снижает механи­ ческие свойства. Поэтому газовая сварка допустима только для газопроводов диаметром до 150 мм с толщиной стенки не более 5 мм при давлении газа в газопроводе до 3 кгс/см2. В основном газовую сварку применяют при монтаже внутридомовых газо­ проводов, имеющих небольшие диаметры.

При замене газовой горелки резаком, например «Пламя-62», установка может быть использована для резки металла. В реза­ ках вместо ацетилена могут быть использованы' пропан-бутан, сетевой природный газ, керосин, бензин.

136

Газовую резку широко применяют при монтаже фасонных ча­ стей газопроводов, для вырезки дефектных стыков и при врезках

отводов.

Автоматическая сварка под слоем флюса. Особенность сварки под слоем флюса заключается в том, что сварочная дуга, образую­ щаяся между свариваемым изделием и концом присадочной прово­ локи, горит под слоем сыпучего флюса, составленного на основе силикатов марганца, кремния или магния. За счет тепла дуги плавятся кромки свариваемого изделия, конец присадочной прово­ локи и часть флюса. Легкий расплавленный флюс образует газовый и жидкий слои над ванной расплавленного металла, предохраняя его от воздействия воздуха. Кроме того, слои флюса создают теп­ ловую изоляцию сварочной ванны, обеспечивая замедленное ее остывание.

Автоматическую сварку газопроводов выполняют по заварен­ ному ручной сваркой первому (корневому) слою. При этом секция свариваемых труб равномерно вращается на стенде торцевым вра­ щателем, а неподвижно расположенный над свариваемым стыком сварочный автомат (сварочная головка) равномерно подает в зону сварки присадочную проволоку и флюс.

За счет повышенной до 900 а силы сварочного тока и надеж­ ной флюсовой теплоизоляции в зоне сварки сосредоточивается большое количество тепла, обеспечивающее глубокое проплавле­ ние металла и замедленное остывание шва. Это позволяет умень­

шить число слоев сварки (не	считая	корневого	слоя) до
двух, а при небольших толщинах	стенок	труб — и	до одного
слоя, что значительно повышает	производительность		сварочных
работ.

Установка автоматической сварки под слоем флюса состоит из источника постоянного или переменного тока, сварочного авто­ мата, стенда для сборки и сварки труб (первым слоем) в секции и сварочного стенда с торцевым вращателем секций.

Газоэлектрическая сварка. В настоящее время при строитель­ стве газопроводов получила распространение электродуговая сварка в среде углекислого газа, характеризующаяся мощным и устойчивым дуговым разрядом. За. счет тепла дугового разряда плавятся кромки свариваемых труб и конец электродной прово­ локи, подаваемой в зону сварки. Образующаяся ванна расплав­ ленного металла предохраняется от воздействия воздуха облаком углекислого газа, непрерывно поступающего через сопло электро­ держателя (рис. V II.4).

На стендах применяют автоматическую газоэлектрическую сварку, аналогичную автоматической сварке под слоем флюса. В трассовых же условиях более удобна полуавтоматическая газо­ электрическая сварка поворотных и неповоротных стыков, техника которой мало чем отличается от техники ручной электродуговой сварки; так как электродержатель по свариваемому изделию перемещается вручную (рис. V II.5).

137

В качестве источников тока для полуавтоматической газо­ электрической сварки применяют генераторы постоянного или пре­

образователи переменного тока

мощностью 5—10 квт. Для авто­

матической подачи электродной проволоки

и подачи углекислого

газа к

электродер­

жателю

применяют шланговые

полуавто­

маты А-547, А-607 и другие с дистанцион­

ным отключением

их

кнопкой на защит­

ном щитке

сварщика.

Режим

полуавто­

матической

сварки

поворотных

стыков

следующий:

сварочный

ток

180—200 а,

напряжение на дуге

24—26 в,

давление

углекислого

газа

на

редукторе

1,5—

Рис. VI1.4. Схема дуго­

2,0 кгс/см2,

скорость

подачи проволоки

5—15 м/мин.

вой сварки в среде угле­

среде

углекислого

газа не­

кислого газа.

Сварка в

* — свариваемые

изделия;

сложна,

обеспечивает

хорошее

качество

2 — электродная проволока;

швов, не требует применения флюсов, об­

3 — газовое сопло; 4 — токо­

подводящий башмак;

б —

разующих шлаковую корку, которую надо

защитный слой

rasa;

в —

удалять, осуществляется

в любых

прост­

наплавленный металл.

ранственных

положениях,

имеет

более

низкую стоимость по сравнению со сваркой под слоем флюса. Сварка в зимних условиях. Малоуглеродистые и низколегирован­ ные стали газопроводных труб при низких температурах обладают

Рис. VI1.5. Схема установки полуавтоматической сварки в среде углеки­ слого газа.

1 — источник питания электрическим током с пультом управления; 2 — электрокабели; з — баллон с углекислым газом; 4 — электрический подогреватель; 5 — осушитель; 6 — двухкамерный редуктор с манометрами входного и выходного давления; 7 — шланг для подвода углекислого газа; 8 — автомат подачи сварочной проволоки; 9 — защитный щиток с кнопкой отключения; 10 —горелка; 11 — свариваемое изделие; 12 — деревян­

ные лежки.

пониженной ударной вязкостью, т. е. становятся хрупкими. Для устранения или уменьшения вредного влияния низких темпе­ ратур на качество сварки в зимнее время рекомендуется осущест­ влять следующие мероприятия.

138

1.Защищать место сварки и рабочее место сварщика от ветра

иснега будкой или палаткой.

2.Концы свариваемых секций труб или плетей закрывать

заглушками во избежание охлаждения зоны сварки сквозняками. 3. Перед сваркой тщательно очищать от снега и льда кромки свариваемых труб и просушивать их пламенем горелки или дру­

гими способами.

4. При температурах от —5 до —-30° С с целью увеличения под­ вода тепла в зону сварки вести сварку с пониженной скоростью при цовышенной силе тока.

5.Процесс сварки при низких температурах вести непрерывно предупреждая остывание кратеров при смене электрода.

6.Сваренную часть стыка необходимо закрывать асбестовым

полотенцем, чтобы снизить скорость его охлаждения.

7.Применяемые электроды и флюсы просушивать при 200— 300° С.

8.Обеспечивать сварщиков теплой, но легкой и удобной одеж­

дой, позволяющей им свободно работать.

§ VII.2. Контроль за	ведением
и качеством	сварочных работ

Контроль сварочных работ складывается из: а) проверки квали­ фикации сварщиков; б) проверки качества применяемых материа­ лов; в) пооперационного контроля сборки и сварки труб; г) про­ верки качества стыков внешним осмотром, физическими методами и механическими испытаниями контрольных образцов;-д) пневма­ тических или гидравлических испытаний построенных газопро­ водов.

Проверка квалификации сварщика производится по его доку­ ментам на допуск к сварке газопроводов и по пробному стыку. Пробный стык сваривается каждым сварщиком перед допуском к сварке газопроводов в аналогичных условиях и с применением тех же труб и материалов, с какими он будет работать на данном строительстве. Пробные стыки свариваются кроме того, при изме­ нении видов труб и марок электродов, а также при перерывах в работе по сварке более двух месяцев. Пробные стыки подвер­ гаются внешнему осмотру и механическим испытаниям на раз­ рыв и загиб.

Поступающие на строительство трубы и сварочные материалы проверяются по сертификатам и внешним осмотром на соответствие их требованиям ГОСТ, СНиП и ТУ. При пооперационном кон­ троле проверяются правильность сборки стыков под сварку, режим сварочного тока, порядок выполнения отдельных слоев шва и качество их очистки от шлака перед наплавлением после­ дующего слоя. При внешнем осмотре очищенных от шлака и брызг металла стыков, сваренных дуговой или газовой сваркой, следят за тем, чтобы швы имели мелкочешуйчатую, слегка выпуклую

139

поверхность с плавным переходом к основному металлу. Высота усиления сварных швов должна быть от 1 до 3 мм, но не более 40% толщины стенки трубы, а ширина не должна превышать 2,5 толщины стенки трубы.

При неправильной технологии сварочных работ или при недо­ брокачественности применяемых сварочных материалов закончен­ ный сваркой шов может иметь дефекты (рис. V II.6). Внесшим осмотром можно выявить подрез, малое или чрезмерное усиление шва, а иногда наружную трещину, пористость и зашлакованиость шва. Скрытые внутренние дефекты швов — непровар корня, бо­ ковой непровар, прожог, внутренние трещины — можно выявить только физическими методами контроля.

Рис. VII.6. Возможные дефекты сварных стыков.

1 — подрез; 2 — отсутствие усиления; 3 — чрезмерное усиление; 4 — пористость; 5 — шлаковые включения; 6 — наружная трещина; 7 — внутренняя трещина; 8 — непровар корня шва; 9 — боковой непровар; ю — прожог.

Наиболее опасным дефектом сварного шва являются трещины, которые могут образоваться при чрезмерно быстром остывании шва или повышенном содержании углерода или серы в сварочной проволоке или металле труб. Весьма опасен непровар корня шва, получающийся чаще всего при недостаточном зазоре между кром­ ками свариваемых труб или при заварке первого слоя электродом завышенного диаметра. Боковой непровар шва, образующийся при плохой зачистке кромок свариваемых труб, также ослабляет шов, особенно при большой протяженности непровара. Подрезы в околошовной зоне, образующиеся при завышенной силе свароч­ ного тока, являются местами концентрации напряжений и должны быть, подварены. Недостаточное усиление шва, возможное из-за неаккуратности сварщика, ослабляет шов за счет уменьшения площади сечения. Чрезмерное усиление шва по той же причине уменьшает толщину изоляционного покрытия и создает условия для проникновения на газопровод блуждающих токов и последую­ щей коррозии.

Одиночные шлаковые включения и газовые поры, объясняемые плохой зачисткой шлака между слоями шва и наличием влаги или масла на кромках труб, незначительно снижают механические

140