Версия для печати

Приложение 3. Рекомендации по ремонту резервуаров в условиях отрицательных температур

Рекомендации по ремонту резервуаров в условиях отрицательных температур 

Опыт эксплуатации металлических резервуаров и обобщение данных о нарушении их прочности и герметичности показывают, что большинство случаев (более 75 %) падает на зимний период, причем чаще разрушается конструкция, сваренная при отрицательных температурах.

В процессе сварки при отрицательных температурах металл сварного соединения быстро охлаждается и поэтому:

а) уменьшается зона разогрева, увеличивается пластическая деформация в околошовной зоне и возрастают внутренние напряжения;

б) вследствие повышения скорости кристаллизации металла сварочной ванны в сварном соединении наблюдается повышенное содержание газов и неметаллических включений;

в) повышенное содержание газов и окислов в зоне сварки понижает стабильность механических свойств сварных соединений, вызывает в отдельных случаях повышенную склонность металла к хрупкому разрушению, что в сочетании с внутренними напряжениями создает благоприятные условия для образования трещин.

Эта опасность особенно усугубляется при наличии в основном металле или в сварном соединении каких-либо концентраторов напряжений, подрезов, непроваров и т. д.

Кроме того, следует учесть, что металл и сварные соединения при отрицательных температурах очень чувствительны к ударным нагрузкам, поэтому при выполнении сварочно-монтажных работ применение каких-либо ударных методов не рекомендуется.

Сварочно-монтажные работы при ремонте резервуаров должны выполняться по специально разработанной технологии сварки, исключающей возникновение значительных внутренних напряжений, каких-либо дефектов в сварных соединениях и обеспечивающей наилучшие стабильные свойства соединения.

Настоящие рекомендации составлены на основании действующих нормативных документов: СНиП III-18—75. Металлические конструкции. Правила производства и приемки работ, СНиП II-B.3—62. Стальные конструкции. Нормы проектирования, а также с учетом накопленного опыта.

Настоящие рекомендации распространяются на ремонт при отрицательных температурах металлических резервуаров из углеродистой и низколегированной стали.

3.1. ЗАГОТОВКА И ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ

3.1.1. Накладки, вставки и детали для ремонта резервуаров должны изготавливаться в цехах или мастерских при положительной температуре воздуха.

3.1.2. При резке и обработке кромок неровности, шероховатости, заусенцы и завалы должны быть не более 0,5 мм.

3.1.3. Исправлять кромки следует абразивным инструментом, при этом следы от обработки должны быть направлены вдоль кромки.

3.1.4. При температуре воздуха —40 °С и ниже кислородную резку деталей из низколегированной стали, кромки которых подлежат в дальнейшем механической обработке, рекомендуется выполнять с подогревом.

3.1.5. При заготовке отдельных деталей резервуаров в зимних условиях правка металла в холодном состоянии ударными инструментами, а также резка его ножницами при температуре ниже —25 °С запрещается.

Запрещается правка стали путем наплавки валиков дуговой сваркой.

3.2. СБОРКА ЭЛЕМЕНТОВ ПОД СВАРКУ

3.2.1. Запрещается транспортировка волоком отдельных заготовленных деталей конструктивных элементов и листов во избежание искажения геометрической формы.

3.2.2. Запрещаются погрузка и выгрузка сбрасыванием заготовленных деталей конструкций.

3.2.3. Заготовки и детали перед сборкой должны быть очищены от заусенцев, грязи, масла, ржавчины, льда, снега и тщательно осмотрены. Обнаруженные дефекты подлежат исправлению.

3.2.4. Длину прихваток рекомендуется принимать не менее 50 мм, расстояние между прихватками — не более 500 мм, высоту усиления прихватки — не более 3 мм.

3.2.5. Уступ кромок в плоскости соединения листов следует обрабатывать абразивным инструментом.

3.2.6. При сборке и подгонке элементов рекомендуется применять подготовку кромок с криволинейным скосом.

3.2.7. В сварных стыковых соединениях листов разной толщины в целях обеспечения плавности изменения сечения необходимо предусматривать скосы у более толстого листа с одной или двух сторон с уклоном не более 1 : 5.

3.2.8. При установке технологического оборудования резервуара необходимо руководствоваться требованиями части I.

3.2.9. Стыковые соединения резервуаров под сварку при толщине листов 5 мм и более следует собирать на стяжных приспособлениях с обеспечением требуемых зазоров или посредством прихваток.

3.2.10. Лист днища резервуара рекомендуется собирать непосредственно на песчаном основании внахлестку по коротким и длинным кромкам. Подбивка листов в местах тройного нахлеста допускается только в горячем состоянии—нагрев до температуры 900—1100°С (от вишневого до оранжевого цвета каления) — и должна прекращаться при температуре не ниже 700 °С (красный цвет каления). Площадь разогрева должна превышать площадь места подбивки не менее чем на 20 %.

Скорость охлаждения должна исключать закалку, коробление, появление трещин и надрывов.

3.2.11. Листы настила кровли резервуара следует собирать внахлест по коротким и длинным кромкам.

3.2.12. После окончания сборки необходимо проверить качество работы (зазоры между кромками, величину нахлеста в соединяемых элементах и нет ли трещин в прихватках). При обнаружении трещин в прихватках последние удаляют (выплавляют) и заменяют новыми.

3.3. СВАРКА

3.3.1. Сварочное оборудование должно быть подготовлено для эксплуатации в условиях отрицательных температур.

3.3.2. Вблизи ремонтируемого резервуара следует установить передвижной домик для обогрева рабочих и приема пищи.

3.3.3. Работа сварщика на морозе должна чередоваться с отдыхом в теплом помещении.

3.3.4. При ремонтных работах вручную и механизированной сварке стальных конструкций предварительно следует подогреть сталь в зоне сварки до 180—200 °С на ширину 100 мм с каждой стороны соединения и на длину 300 мм в обе стороны от места замыкания шва. Подогревать кромки металла под сварку можно газовыми горелками или индукционными подогревателями.

Рис. 9. Типы швов:

а — угловой; б — стыковой

3.3.5. Сварку ответственных швов резервуара (стыковые и нахлесточные соединения, стенки, стыковые соединения окраек днища, соединение стенки резервуара с днищем, нахлесточные соединения днища, швы приварки резервуарного оборудования к стенке, соединения элементов покрытия и понтонов) рекомендуется выполнять на постоянном токе обратной полярности.

Применение переменного тока допускается для сварки неответственных швов резервуара (настил кровли, ограждения и т. п.), когда колебания сетевого напряжения не превышают ±6 %, режим сварки следует подбирать так, чтобы коэффициент формы провара был:

• для углового шва l / h ≥1,3;
• для стыкового однопроходного шва l / h ≥ 1,5 (рис. 9).

3.3.6. При сварке конструкций в углекислом газе сварочная дуга должна быть защищена от ветра и осадков.

3.3.7. Электроды и флюсы необходимо хранить в таре в сухом отапливаемом помещении пр и температуре не ниже 15 °С отдельно от других сыпучих материалов.

3.3.8. Электроды и флюсы, находившиеся на морозе, разрешается использовать только после их просушки.

3.3.9. Кромки собранных элементов и прилегающие к ним зоны металла шириной не менее 20 мм, а также кромки листов примыкания выводных планок непосредственно перед сваркой должны быть зачищены до чистого металла. Продукты очистки не должны оставаться в зазорах между собранными деталями.

При наличии льда или снега на свариваемых кромках последние перед сваркой необходимо предварительно просушить газовой горелкой или паяльной лампой до полного удаления следов влаги.

3.3.10. К рабочему месту электроды и флюсы следует подавать непосредственно перед сваркой в количестве, необходимом на период, непрерывной работы сварщика. Электродную проволоку рекомендуется подавать на рабочее место непосредственно перед установкой аппарата. У рабочего места электроды и флюсы необходимо хранить в условиях, исключающих увлажнение (в плотно закрывающейся таре или обогреваемых устройствах).

3.3.11. Ручная электродуговая сварка ответственных сварных соединений резервуара должна выполняться электросварщиками, прошедшими испытания согласно Правилам испытания электросварщиков и газосварщиков и имеющими удостоверения, устанавливающие их квалификацию и характер работ, к которым они допущены.

К сварке неответственных сварных соединений резервуаров допускаются электросварщики, прошедшие испытания по действующим ведомственным правилам и имеющие удостоверения на право проведения сварочных работ.

3.3.12. Сварщики, впервые приступающие работе при отрицательной температуре воздуха, должны пройти пробные испытания по технологии сварки при заданной отрицательной температуре. Сварщики, сдавшие такие испытания, могут быть допущены к выполнению сварки при температуре на 10 °С ниже заданной для сдачи пробы испытаний.

3.3.13. К сварке прихваток допускаются сварщики, сдавшие пробные испытания согласно п. 3.3.12 настоящих Рекомендаций.

3.3.14. При температуре окружающего воздуха ниже —5 °С сварные соединения, выполняемые всеми видами и способами сварки, заваривают от начала до конца без перерыва, за исключением времени, необходимого на смену электрода или электродной проволоки и зачистку шва в месте возобновления сварки. Прекращать сварку до выполнения проектного размера шва и оставлять незавершенными отдельные участки сварного соединения не допускается. В случае вынужденного прекращения сварки (из-за отсутствия тока, выхода из строя аппаратуры и других причин) процесс следует возобновить при условии подогрева металла в соответствии с технологией, разработанной для данной конструкции.

3.3.15. Во избежание создания значительных напряжений и деформаций, а также образования трещин сварщики перед началом работы в зимних условиях должны быть детально ознакомлены с технологическим процессом (последовательностью и режимом) сварки данного элемента и с указаниями настоящих Рекомендаций.

3.3.16. В целях уменьшения возможности образования трещин в сварных соединениях необходимо:

а) сварные стыковые соединения стенки делать прямыми встык с двусторонней сваркой и полным проваром. Допускается односторонняя сварка с подваркой корня шва;

б) стыковые соединения окраек днища выполнять на остающейся технологической подкладке. Стальная подкладка должна быть только прихвачена к днищу. Приварка технологической подкладки по контуру недопустима.

в) после обрезки части технологической подкладки, выступающей за окраек днища, торец шва зачистить абразивным инструментом. Допуски на обработку кромок такие же, как и при резке металла;

г) прихватки располагать у пересечения швов (в стыковых соединениях рекомендуется располагать прихватки с обратной стороны от первого шва или слоя);

д) при выполнении прихваток и сварки запрещается зажигать дугу на основном металле и выводить на него кратер шва;

е) тщательно осматривать прихватки перед началом сварки, с обязательной переплавкой их во время сварки первого слоя.

3.3.17. В целях уменьшения деформаций в процессе сварки, понижения скорости охлаждения и получения плотных высококачественных соединений необходимо:

а) напряжение на дуге и силу тока принимать повышенными из условия увеличения погонной энергии приблизительно на 4—5 % на каждые 10 °С понижения температуры ниже 0 °С (погонная энергия, принятая при положительной температуре 10—20 °С, принимается за 100 %);

б) накладывать швы в последовательности, обеспечивающей максимальную свободу деформаций в процессе сварки, в частности, применяя обратноступенчатый метод сварки (длина ступени не более 400 мм);

в) при сварке встык листов толщиной 6мм и более применять многослойную сварку, накладывая каждый последующий слой по неостывшему предыдущему. Указанное условие достигается, если длина одновременно свариваемого участка (при толщине металла около 10 мм) при ручной сварке не превышает 1 м, а при механизированной сварке под флюсом — приблизительно 7—8 м. Число слоев сварки должно составлять: при толщине металла от 6 до 12 мм — 3, от 12 до 16 мм — 5.

Рис. 10. Схема сварки кольцевых швов, соединяющих корпус с днищем:

1—IX — очередность сварки секций; 1, 2, ...16 — последовательность сварки швов в каждой секции

3.3.18. При сварке стенки резервуара в первую очередь заваривают вертикальные, а затем горизонтальные швы:

а) вертикальные стыковые швы сваривают двусторонней сваркой два сварщика обратноступенчатым методом с обязательным проплавлением вершины угла. Разрыв между дугами сварщиков, работающих с наружной и внутренней сторон резервуара, должен быть не более 500 мм;

б) горизонтальные угловые швы сваривают ручной сваркой по участкам одновременно несколько сварщиков при длине участка не более 8 м. На каждом участке работает один сварщик. Сварку швов на протяжении каждого участка ведут обратноступенчатым методом с длиной ступени не более 400 мм. При механизированной сварке горизонтальные швы сваривают по кольцу непрерывным методом.

3.3.19. Сварку углового соединения стенки с днищем следует выполнять в два слоя и более при укладке последующего слоя по неостывшему предыдущему.

Ручную сварку выполняют одновременно на нескольких (не менее чем на двух) участках длиной до 8 м. Последовательность сварки участков показана на рис. 10. Сварку каждого участка выполняют одновременно два сварщика с внутренней и внешней сторон резервуара. При этом сварщик, выполняющий внутренний шов, должен несколько опережать (около 500 мм) сварщика, выполняющего наружный шов. Сварку следует производить обратноступенчатым методом, причем длина единовременно свариваемого шва каждого слоя не должна превышать 1 м с тем, чтобы следующий слой укладывался на теплый металл.

Механизированную сварку автоматами следует выполнять последовательно участками длиной 8 м, при этом последующий слой укладывают сразу же после первого (по теплому металлу). В первую очередь, как и при ручной сварке, заваривают внутренний шов, а затем — наружный.

Допускается раздельная сварка внутреннего и наружного швов, при этом первым следует сваривать внутренний шов.

3.3.20. При ручной и механизированной сварках (полуавтоматом) стыковых и угловых соединений с полным проплавлением необходимо перед наложением шва с обратной стороны удалить и зачистить корень шва. Расчистку корня шва следует выполнять путем выплавки или шлифовки.

3.3.21. Высота угловых швов К должна быть не менее 4 мм (за исключением швов в деталях толщиной менее 4 мм) и не более 1,2 s, где s — наименьшая толщина соединяемых элементов. При этом высота угловых однопроходных швов К. в зависимости от толщины свариваемых элементов должна быть не менее приведенных величин:

Минимальный размер шва:

высота, мм ................ 6 8

площадь, мм2 ............... 18 32

Толщина более толстого из свариваемых элементов, мм .................... 7-10 11—22

3.3.22. Угловые швы следует выполнять, как правило, с вогнутой поверхности и плавным переходом к основному металлу. Это требование соблюдается подбором соответствующего режима сварки.

3.3.23. При сварке соединений с подварочным слоем сварку последнего рекомендуется вести после сварки основного шва.

Площадь подварочного шва должна быть не менее указанной выше.

3.3.24. При сварке днища механизированной или ручной дуговой сваркой в первую очередь заваривают листы по коротким кромкам, а затем — по длинным. Швы днища по длинным кромкам листа при механизированной сварке заваривают от центра к краям. При ручной дуговой сварке процесс ведется также от центра к краям обратноступенчатым методом.

Соединения окраек днища между собой, выполненные встык, должны быть сварены на технологической подкладке в два или несколько слоев с обеспечением полного провара, при этом последующий слой следует укладывать на еще теплый предыдущий слой.

До сварки стенки с днищем окрайки соединяют с днищем на прихватках. После сварки стенки с днищем заваривают швы, соединяющие окрайки с днищем.

3.3.25. При ремонте части стенки и днища резервуара сначала сваривают вертикальные стыковые соединения первого пояса на длину 300 мм со стороны, примыкающей к днищу, затем заваривают шов приварки стенки к днищу и швы, соединяющие окрайки с днищем. После этого сваривают вертикальные стыковые соединения на всю высоту первого пояса стенки.

3.3.26. Листы настила покрытия можно сваривать ручной дуговой или механизированной сваркой. Сварку листов следует вести сначала по коротким кромкам от середины к краям, а затем заваривать продольные швы по длинным кромкам от центра к краям. Швы накладывают в один слой.

3.3.27. В процессе выполнения механизированной сварки при случайном перерыве в работе сварку разрешается возобновлять после очистки концевого участка шва длиной 50 мм и кратера от шлака; этот участок и кратер следует полностью перекрыть швом.

3.3.28. При выполнении сварки ответственных узлов резервуара особенно тщательно выполняют пересечения стыковых соединений, а также стыковых и тавровых соединений, так как при наличии непровара или других дефектов в пересечении указанных швов в последних весьма часто наблюдается образование трещин.

3.3.29. Свариваемая поверхность (зона сварки) конструкций должна быть ограждена от снега и сильного ветра.

3.3.30. Применение прерывистых швов и электрозаклепок, выполняемых ручной сваркой с предварительным сверлением отверстий, запрещается.

3.3.31. Вырубку дефектных мест в сварных соединениях и металла следует выполнять после подогрева швов и металла до 100—120 °С.

3.3.32. Дефектные участки сварных соединений следует заваривать только после подогрева металла до 180— 200 °С.

3.3.33. Конструкция и сварные швы по окончании сварки должны быть зачищены.

Приваренные сборочные приспособления удаляются без повреждения основного металла, а места их приварки должны зачищаться до основного металла с удалением всех дефектов.

3.4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

3.4.1. При контроле сварных соединений, выполненных при отрицательной температуре, особое внимание следует уделять операционному контролю:

а) при сборке следить за обеспечением равномерного и минимального допустимого зазора между свариваемыми деталями, проверять, нет ли грязи, влаги и коррозии в разделке, нет ли групповых пор и трещин в электроприхватках;

б) при сварке следить за соблюдением последовательности режимов сварки и главное — за обеспечением полного провара корня шва;

в) при приемке конструкций строго проверять, нет ли трещин в сварных соединениях, основном металле и особенно в зонах скопления большого числа швов.

3.4.2. Окончательный осмотр и приемку сварных соединений резервуаров следует проводить через 3—4 дня после окончания сварки. Кроме того, рекомендуется проводить 2—3 дополнительных контрольных осмотра конструкций и сварных соединений после резкого похолодания, наступившего после окончания сварочных работ (например, при падении температуры в течение суток на 15 °С и более).

3.4.3. Контроль качества сварных соединений проводится в соответствии с требованиями СНиП III-18—75 и настоящего Руководства.

Не допускается контроль качества сварных соединений методом засверливания.

3.4.4. Подрезы основного металла при сварке допускаются: вдоль усилия и местные подрезы поперек усилия (до 25 % длины шва) глубиной, не более 0,5 мм при толщине стали от 4—10 мм и не более 1 мм при толщине стали свыше 10 мм; поперек усилия глубиной 0,5 мм при толщине стали до 20 мм и 1 мм при толщине стали более 20 мм.

3.4.5. Подрезы основного металла следует заваривать с предварительной и последующей зачисткой. Допускается исправление подрезов зачисткой без предварительной заварки, если их глубина не превышает значений, указанных в п. 3.4.4. При заварке подреза (независимо от способа сварки) необходимо обеспечить температуру в пределах нормы для данной толщины металла, которую определяют заводскими нормалями.

3.4.6. Несплавления по кромкам, а также непровары стыковых и угловых соединений с полным проплавлением не допускаются.

3.4.7. Окончательной браковке подлежат элементы, имеющие:

а) трещины в металле сварного соединения, переходящие на основной металл;

б) трещины в основном металле.

3.4.8. Исправлять дефектные участки разрешается не более двух раз.

<<назад / в начало / вперед>>