Версия для печати

Технологии сварки резервуаров, сосудов, аппаратов и емкостного оборудования

15 Марта 2021 г.

Сварка резервуаров и емкостей

Сварка металлоконструкций резервуаров является основным способом сборки емкостей при их производстве. Для вертикальных резервуаров, изготовляемых методом рулонирования, в заводских условиях свариваются стальные заготовки до получения нужного размера рулонируемого полотнища. На строительной площадке опять же применяется сварка: полотнища свариваются в единый цилиндрический корпус, который приваривается к днищу и к которому приваривается крыша и другие вспомогательные конструкции. Горизонтальные резервуары, состоящие из полотнища, днищ и опор, полностью свариваются в заводских условиях до получения уже готового к монтажу изделия. На объекте к корпусу привариваются лестница, площадка обслуживания и горловина.

В данной статье мы рассмотрим процедуры различных типов сварочных работ, выполняемых на Заводе.

Технологии сварки

Выбор подходящей технологии напрямую зависит от металлопроката, его толщины, и направлен на сохранение прочного соединения, которое способно выдержать сложные условия эксплуатации изделия.

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемного соединения путем создания межатомных связей свариваемых элементов. При сварке на элементы осуществляется воздействие трех типов:

  • механическое
  • термическое
  • комбинация механического и термического

В первом случае предполагается деформация деталей под физическим воздействием, при котором элементы соединяются на молекулярном уровне в процессе перехода механической энергии в кинетическую, результатом которой становится нагрев поверхности до температуры сварки.

Второй тип характеризуется выполнением сварочных работ с использованием дополнительных материалов и при обязательном нагреве поверхностей за счет различных источников тепла. Простыми словами, во время нагрева деталей их края плавятся, и расплавленное вещество заполняет пространство между свариваемыми элементами.

Термомеханическая сварка отличается сочетанием двух процессов: внешнего воздействия (например, давление) и нагрева.

На Саратовском резервуарном заводе, в основном, применяется термическая сварка металлоконструкций резервуаров, которая также делится на несколько видов в зависимости от типа источника энергии.

Особенности термической сварки

Процесс термической сварки сопровождается образованием сварочной ванны из основного и присадочного металла, получаемой в результате термического воздействия от сварочной дуги, пламя газа, потока лучей или термита.

Дуговая сварка происходит под воздействием электрического разряда в среде газов при ионизации дугового пространства. Сварочные работы, а именно, подача электрода, может производится в ручном режиме, полуавтоматическом и автоматическом. В зависимости от материала и количества электродов выделяют сварку плавящимся или неплавящимся электродом дугой прямого действия, а также сварку косвенной или трехфазной дугой.

Газовая (газоплазменная) сварка очень удобна для проведения работ на строительных площадках или других местах без возможности подвода электричества. Пламя, полученное при горении смеси горючих газов в кислородной среде, - вот источник тепла, не требующий электрического питания, и за счет которого происходит расплавление стыкуемых поверхностей. В качестве газов применяется, в основном, пропан. Нагрев пламенем и затем остывание полученного шва происходит постепенно, что очень важно при сварке элементов из цветных металлов или тонкостенной стали.

Лучевая сварка происходит в вакууме под воздействием светового луча или потока электронов и применяется в радиодеталях, схемах и иных микроизделий, в связи с чем мы не будем подробно ее описывать.

Термитная сварка осуществляется под воздействием порошковой смеси алюминия, магния и металлической окалины, горение которой нагревает поверхности, соединяется с ними и образует сварочный шов. Результатом становится высокопрочное соединение, позволяющее использовать этот метод для работы с крупногабаритными деталями.

Для соединения изделий толщиной более 5 см и до 3-х метров подходит только электрошлаковая сварка. Для ее выполнения детали устанавливаются вертикально и закрываются подвижными медными ползунами с водяным охлаждением. В горизонтальный поддон размещается флюс, под которым зажигается дуга. В результате флюс плавится и начинает проводить ток, тем самым соединяя свариваемые детали с присадочным материалом. Этот способ максимально подходит для сварки изделий в промышленных масштабах.

Механический и термомеханический типы сварки

За счет механических способов воздействия, таких как, например, ультразвук, давление, трение, взрыв, на поверхности происходит их нагрев, за счет которого расплавленные кромки соединяются.

Термомеханическая сварка применяется в тех случаях, когда другие способы сварки не позволяют получить ровный и качественный шов. Так, среди таких методов выделяют кузнечную, контактную и диффузионную сварку, которые подходят для работы с мелкими изделиями.

Ниже мы рассмотрим используемые на Заводе способы сварки более подробно. На все нижеприведенные способы специализированными сотрудниками САРРЗ получены Свидетельства НАКС.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами (РД)

Ручная дуговая сварка покрытыми электродамиЭтот способ применяется для соединения элементов, выполненных из углеродистых марок стали обычного качества, а также качественных, низколегированных, легированных, жаропрочных и жаростойких марок стали.

Такая сварка выполняется за счет зажиганием электрической дуги, которое происходит в результате касания электродов к элементу. В процессе работы необходимо поддерживать длину дуги, перемещая электроды. За счет образования короткого замыкания в том месте, где электрод касается изделия, металл нагревается, происходит возгорание дуги, результатом чего материал электрода или используемой проволоки переносится в место соединения. По мере плавления электрод перемещается вдоль свариваемого соединения по траектории, которая зависит от типа и формы шва, свойств металла и самого изделия.

За счет нагрева и расплавления поверхностей свариваемых деталей происходит выделение газа и образование шлака, который образует защитный слой и предотвращает контакт поверхности и окружающего воздуха. Сварочные газы параллельно вытесняют кислород и азот из зоны сварки, что способствует качественному выполнению шва. Таким образом, состав покрытия электродов защищают сварочную ванну, а также способствуют очистке металла уже после завершения сварки.

Покрытые электроды, используемые в качестве посредника при передаче тока от его источника к металлу, имеют вид стержня с покрытием длиной 250-700 мм. Для установки электрода в держатель один из концов стержня не имеет покрытия.

Преимуществами ручной дуговой сварки покрытыми электродами является возможность выполнения работ в труднодоступных местах, в неудобных свариваемых положениях. Универсальность, способность сваривать большой диапазон сталей и конструкций соединяемых изделий.

Автоматическая сварка под флюсом (АФ)

Автоматическая сварка под флюсомСварка под флюсом относится к дуговому способу сварки, но с применением флюса в качестве защиты сварочной ванны и выполняемой автоматическими сварными аппаратами. Этим методом выполняются стыковые и угловые швы на металлах из углеродистых, легированных и высоколегированных марок.

Автоматическая сварка, с одной стороны, ускоряет процесс работы за счет высокой скорости подачи сварочной проволоки и движения дуги. С другой стороны, выполнение швов при помощи автоматизированных аппаратов требует более тщательной подготовки поверхности.

В качестве защиты сварочной ванны применяется флюс - порошковое, гранулированное, пастообразное или жидкое вещество, которое напрямую подается в зону сварки. Химический состав флюса защищает место сварки от воздействия кислорода, который приводит к более быстрому окислению шва, тем самым разрушая все изделие в целом.

Среди основных преимуществ этого способа можно перечислить широкую сферу использования, в том числе на крупносерийных производствах, высокую скорость сварки, а также качество выполненных швов, которое так важно при изготовлении изделий для ответственных отраслей промышленности.

Механизированная сварка плавящимся электродом в среде активных газов (МП)

Механизированная сварка в среде активных газовДанный вид сварки также относится к дуговой сварке, выполняемой полуавтоматическим способом, то есть подача проволоки осуществляется автоматически, а перемещение дуги вдоль сварного шва производит сварщик.

Применяется для соединения элементов из среднеуглеродистых и низкоуглеродистых марок стали толщиной от 4 мм до 50-80 мм.

В процессе механизированной сварки электрод и поверхность металла плавятся. Расплавленный состав автоматически подается в сварочную ванну для перемешивания. Уже перемешанный состав заполняет пространство между свариваемыми деталями. 

В качестве защиты сварочной ванны от окисления кислородом используется углекислый газ. Дополнительным оборудованием, кроме автоматических и полуавтоматических сварочных аппаратов тракторного типа, выступают баллоны с углекислым газом, подогреватели газа и осушители.

Использование механизированной сварки в углекислом газе позволяет выполнять высокотехнологичные и качественные швы, в том числе в труднодоступных местах, что очень актуально в процессе производства емкостного оборудования для нефтегазовой и химической отраслей.


Это может быть полезно

  1. Нормативно-техническая документация
  • РД 34.15.132-96 "Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций зданий при сооружении промышленных объектов"
  • ГОСТ 27772-2015 "Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия (с Поправками, с Изменением №1)"
  • ГОСТ Р ИСО 17659-2009 "Сварка. Термины многоязычные для сварных соединений"
  • ГОСТ 19521-74 "Сварка металлов. Классификация"
  • ГОСТ Р ИСО 4063-2010 "Сварка и родственные процессы. Перечень и условные обозначения процессов"
  • ГОСТ 8713-79 "Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры"
  • ГОСТ 11533-75 "Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры"
  • ГОСТ 5264-80 "Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры"
  • ГОСТ 11534-75 "Ручная дуговая сварка. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры"
  • ГОСТ 14771-76 "Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры"
  • ГОСТ 23518-79 "Дуговая сварка в защитных газах. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры"
  • ГОСТ 14776-79 "Дуговая сварка. Соединения сварные точечные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры"
  • ГОСТ Р ИСО 2553-2017 "Сварка и родственные процессы. Условные обозначения на чертежах. Сварные соединения"
  • ГОСТ 2.410-68 "Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения чертежей металлических конструкций (с Изменением №1)"
  1. Международные аббревиатуры основных способов в сварки
Русский термин Европейская аббревиатура Американская аббревиатура Наименование на английском языке
ручная электродуговая сварка покрытыми электродом EA MMA manual metal arc welding
AA SMAW shielded metal arc welding
механизированная дуговая сварка самозащитной порошковой проволокой EA FCAW flux-cored wire metal arc welding without gas shield
AA FCAW flux-cored arc welding
дуговая сварка под флюсом УА/АА SAW submerged-arc welding
механизированная сварка плавящимся электродом в среде защитных газов EA MIG/MAG gas shielded metal arc welding
AA GMAW gas metal arc welding
механизированная сварка плавящимся электродом в инертном газе EA MIG metal-arc inert gas welding
AA GMAW gas metal arc welding
механизированная сварка плавящимся электродом в среде активных газов EA MAG metal-arc active gas welding
AA GMAW gas metal arc welding
механизированная сварка порошковой проволокой в среде активных газов EA FCAW flux-cored wire metal arc welding with active gas shield
AA FCAW flux-cored arc welding
механизированная сварка порошковой проволокой в инертном газе EA FCAW flux-cored wire metal arc welding with inert gas shield
AA FCAW-S flux-cored arc welding
ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в инертном газе EA TIG tungsten inert gas welding
AA GTAW gas tungsten arc welding
  1. Русские аббревиатуры способов сварки

РД - ручная дуговая сварка покрытыми электродами (111);
РДВ - ванная ручная дуговая сварка покрытыми электродами;
РАД - аргонодуговая сварка плавящимся электродом (131);
МП - механизированная сварка плавящимся электродом в среде активных газов и смесях (135);
ААД - автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом;
АПГ - автоматическая сварка плавящимся электродом в среде активных газов и смесях;
ААДП - автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом;
АФ - автоматическая сварка под флюсом (12);
МФ - механизированная сварка под флюсом;
МФВ - ванная механизированная сварка под флюсом;
МПС - механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой (114);
МПГ - механизированная сварка порошковой проволокой в среде активных газов (136);
МПСВ - ванная механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой;
МСОД - механизированная сварка открытой дугой легированной проволокой;
П - плазменная сварка (15);
ЭШ - электрошлаковая сварка;
ЭЛ - электронно-лучевая сварка;
Г - газовая сварка (311);
РДН - ручная дуговая наплавка покрытыми электродами;
РАДН - ручная аргонодуговая наплавка;
ААДН - автоматическая аргонодуговая наплавка;
АФЛН - автоматическая наплавка ленточным электродом под флюсом;
АФПН - автоматическая наплавка проволочным электродом под флюсом;
КТС - контактно-точечная сварка;
КСС - контактная стыковая сварка сопротивлением;
КСО - контактная стыковая сварка оплавлением;
ВЧС - высокочастотная сварка.