Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов

Описан мобильный комплекс оборудования МКТ 1420, предназначенный для термообработки сварных соединений трубопроводов. Показаны его возможности по отработке заданных режимов нагрева c применением гибких электронагревателей сопротивления. Рассмотрены особенности конструкции и приведены сравнительные х...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
1. Verfasser:	Пантелеймонов, Е.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2012
Schriftenreihe:	Автоматическая сварка
Schlagworte:	Производственный раздел
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101148
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов / Е.А. Пантелеймонов // Автоматическая сварка. — 2012. — № 4 (708). — С. 53-56. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-101148
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1011482016-06-01T03:02:38Z Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов Пантелеймонов, Е.А. Производственный раздел Описан мобильный комплекс оборудования МКТ 1420, предназначенный для термообработки сварных соединений трубопроводов. Показаны его возможности по отработке заданных режимов нагрева c применением гибких электронагревателей сопротивления. Рассмотрены особенности конструкции и приведены сравнительные характеристики секционных нагревателей сопротивления, предназначенных для термообработки сварных соединений и местного нагрева трубопроводов. Mobile system MKT 1420 of the equipment for heat treatment of welded joints on pipelines is described. Its capabilities are shown for optimisation of the preset parameters of heating using flexible electrical resistance heaters. Peculiarities of design are considered, and comparative characteristics of sectional resistance heaters intended for heat treatment of welded joints and local heating of pipelines are presented. 2012 Article Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов / Е.А. Пантелеймонов // Автоматическая сварка. — 2012. — № 4 (708). — С. 53-56. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101148 621.791.09:621.785 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Производственный раздел Производственный раздел
spellingShingle	Производственный раздел Производственный раздел Пантелеймонов, Е.А. Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов Автоматическая сварка
description	Описан мобильный комплекс оборудования МКТ 1420, предназначенный для термообработки сварных соединений трубопроводов. Показаны его возможности по отработке заданных режимов нагрева c применением гибких электронагревателей сопротивления. Рассмотрены особенности конструкции и приведены сравнительные характеристики секционных нагревателей сопротивления, предназначенных для термообработки сварных соединений и местного нагрева трубопроводов.
format	Article
author	Пантелеймонов, Е.А.
author_facet	Пантелеймонов, Е.А.
author_sort	Пантелеймонов, Е.А.
title	Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов
title_short	Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов
title_full	Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов
title_fullStr	Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов
title_full_unstemmed	Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов
title_sort	оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Производственный раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101148
citation_txt	Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов / Е.А. Пантелеймонов // Автоматическая сварка. — 2012. — № 4 (708). — С. 53-56. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT pantelejmonovea oborudovaniedlâtermoobrabotkisvarnyhsoedinenijtruboprovodov
first_indexed	2025-07-07T10:29:26Z
last_indexed	2025-07-07T10:29:26Z
_version_	1836983692581404672
fulltext	УДК 621.791.09:621.785 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ Е. А. ПАНТЕЛЕЙМОНОВ, канд. техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины) Описан мобильный комплекс оборудования МКТ 1420, предназначенный для термообработки сварных соединений трубопроводов. Показаны его возможности по отработке заданных режимов нагрева c применением гибких элек- тронагревателей сопротивления. Рассмотрены особенности конструкции и приведены сравнительные характеристики секционных нагревателей сопротивления, предназначенных для термообработки сварных соединений и местного нагрева трубопроводов. К л ю ч е в ы е с л о в а : термообработка, сварные трубо- проводы, мобильный комплекс оборудования, нагреватели сопротивления Термообработка (ТО) сварных соединений тру- бопроводов является довольно сложным и тру- доемким технологическим процессом. К обору- дованию и нагревательным устройствам для выполнения ТО предъявляются жесткие требова- ния относительно мощности, надежности, тран- спортабельности, простоты в обслуживании. Осо- бое внимание уделяется вопросам соблюдения и точности поддержания режимов ТО, поскольку они влияют на релаксацию напряжений в сварных соединениях и их свойства. Кроме того, харак- терное для местного нагрева трубопроводов не- равномерное распределение температурных полей по длине трубы может вызвать появление в ме- талле околошовной зоны напряжений больших, чем остаточные [1]. Для исключения такого вли- яния необходимо обеспечить равномерный нагрев сварного соединения по периметру трубы при ми- нимальном перепаде температуры по толщине стенки, особенно при ее большой толщине. Этого достигают путем поддержания или изменения по определенной программе основных параметров режима ТО — скорости нагрева, продолжитель- ности выдержки при температуре нагрева и ско- рости охлаждения. Обеспечить реализацию рег- ламентированных режимов ТО сварных соедине- ний трубопроводов могут мобильные комплексы оборудования, в состав которых должны входить источники питания с пусковой аппаратурой, сис- темы измерения, контроля и регулирования тех- нологических параметров ТО, средства защиты обслуживающего персонала и нагревательные ус- тройства. Автономность работы, относительно не- большие габариты позволяют использовать мо- бильные комплексы в цеху при питании от ста- ционарных электрических сетей или в условиях строительно-монтажной площадки при питании от передвижной электростанции. В ИЭС им. Е. О. Патона разработан мобильный комплекс оборудования МКТ 1420 (рис. 1), пред- назначенный для выполнения ТО горизонтальных или вертикальных сварных соединений трубоп- роводов диаметром до 1420 мм, подогрева стыков труб перед сваркой и сопутствующего нагрева при сварке [2]. При этом используют радиационный способ нагрева. Работы можно проводить однов- ременно по трем каналам по независимой прог- рамме. Максимальное удаление комплекса от наг- ревательных устройств составляет 20 м. Источ- никами питания нагревателей служат модернизи- рованные трансформаторы ТДФЖ-2002 (каналы нагрева 1 и 2) и ТДФЖ-1002 (канал нагрева 3). Управление работой комплекса осуществляют от единого пульта оператора-термиста в ручном и автоматическом режимах. Системы регулирова- ния каналов нагрева построены на базе цифрового прибора ТРЦО2 П. Для измерения температуры нагрева имеются 12 каналов подключения термо- электрических преобразователей. Предусмотрены визуальный контроль температуры по показаниям приборов и регистрация на носитель информации. В схему комплекса введены сигнализаторы неис- правностей элементов оборудования, устройства постоянного и дистанционного контроля сопро- © Е. А. Пантелеймонов, 2012 Рис. 1. Мобильный комплекс оборудования МКТ 1420 4/2012 53 тивления изоляции электрических цепей. Обору- дование комплекса, включая силовые кабели для подключения нагревательных устройств, смонти- ровано на крытом прицепе с устройством букси- ровки на жесткой сцепке. Пульт управления, теп- ловентиляционная установка и рабочее место опе- ратора-термиста размещены в утепленном отсеке. Для хранения нагревательных устройств органи- зовано складское отделение. Технические средс- тва обеспечивают безопасное обслуживание ком- плекса при питании от стационарных электричес- ких сетей или передвижной электростанции. Особенности работы комплекса МКТ 1420 можно проследить при местном нагреве труб диа- метрами 1420×18 мм (сталь 17Г1С) и 325×9 мм (сталь 10). В качестве нагревательных устройств использовали гибкие электронагреватели (ГЭН) сопротивления. Каждая секция ГЭН изготовлена в виде плоской спирали из двух проводов, диа- метром 3,6 мм. Количество витков в спирали рав- няется 34 шт. [3], максимальный ток секции — 120 А. При нагреве трубы диаметром 1420×18 мм восемь секций ГЭН стыковали в два пояса по четыре секции. Нагрев трубы диаметром 325×9 мм выпол- няли с помощью двух секций ГЭН. Тепловая изо- ляция места нагрева состояла из картона марки ТК-1 и прошивных теплоизоляционных матов МТПБ с оболочкой из кремнеземной ткани и на- полнителем из ваты каолинового состава. Дина- мику нагрева труб отражают зависимости, при- веденные на рис. 2. Режимы нагрева труб диа- метрами 1420×18 и 325×9 мм заданы следующи- ми параметрами: скорость 300 и 400 °С/ч; тем- пература 600 и 400 °С; продолжительность вы- держки 40 мин; длительность контролируемого охлаждения — 20 мин до температуры 420 °С (для трубы диаметром 1420×18 мм); допустимое отклонение температуры составляло ±20 °С. В ре- жиме ручного управления нагрев трубы диамет- ром 1420×18 мм выполнен до температуры вы- сокого отпуска 620…650 °С (рис. 2, а) при сум- марной мощности нагревательных устройств 59,5 кВ⋅А. Средняя скорость нагрева равнялась 300…320 °С/ч. В интервале 400…650 °С средняя скорость нагрева составляла 180 °С/ч, время наг- рева трубы достигало значения температуры 200 °С (не более 20 мин). Это соответствует тре- бованиям нормативных материалов к режимам нагрева при высоком отпуске сварных стыков тру- бопроводов [4] и технологии подогрева стыков труб перед сваркой. В режиме ручного управления точность отра- ботки заданного режима нагрева зависит от ква- лификации оператора-термиста. В данном случае отклонение температуры трубы диаметром 1420×18 мм от заданной в интервале 10…400 °С достигало 200 °С (рис. 2, а), трубы диаметром 325×9 мм — 170 °С (рис. 2, б). На этапе выдержки температура труб была выше заданной на 20…50 °С. При переводе комплекса в режим авто- матического управления отклонение температуры трубы диаметром 1420×18 мм уменьшилось до ±5…8 °С, включая этап контролируемого охлажде- ния. Отклонение температуры трубы диаметром 325×9 мм в интервале 10…400 °С находилось в пределах ±25 °С. На этапе выдержки температура трубы была ниже заданной на 5…10 °С. При подготовке ГЭН или комбинированных электронагревателей сопротивления к проведе- нию ТО особое внимание уделяли креплению на трубе секций нагревателей и их выводов. С целью сокращения трудоемкости подготовительных ра- бот и повышения надежности нагревательных ус- тройств в ИЭС им. Е. О. Патона разработаны сек- ционные нагреватели сопротивления (СНС). В ба- зовой конструкции СНС нагревательный элемент, теплоизоляционный картон и несколько слоев ва- ты каолинового состава размещены в металличес- ком корпусе с вентиляционными отверстиями (рис. 3, а). Нагревательный элемент (провод из нихрома) выполнен по типу ГЭН. Провод и вы- воды защищены керамическими изоляторами ти- па ИКН-302 (рис. 3, б). В отличие от ГЭН в кон- струкции СНС используют съемные втулки, из- готовленные из металлической ленты, с выступами, ограничивающими смещение изоляторов вдоль вит- ков спирали. Ограничители удерживаются стяжным поясом спирали. Выводы нагревательного элемента жестко укреплены внутри корпуса и снабжены пе- реходными керамическими втулками для подклю- Рис. 2. Динамика местного нагрева Т труб диаметром 1420×18 (а) и 325×9 мм (б) при работе комплекса МКТ 1420 в режимах ручного (1) и автоматического (2) управления относительно заданного режима (3) 54 4/2012 чения к токоподводящим кабелям. Предусмотрена установка замковых приспособлений на корпусе СНС для взаимной стыковки в пояс и крепления по периметру трубы. Характеристики нагревателей СНС (исполне- ние 1–5) и ГЭН приведены в таблице. Конструк- ции СНС различались количеством проводов в спирали нагревательного элемента и устройством теплоизоляции. Характеристики СНС изучали при местном нагреве трубы из стали 17Г1С диаметром 1420×16 мм. По торцам трубы установили заг- лушки. Температуру нагрева измеряли в точках наружной и внутренней поверхностей трубы по центру спирали нагревательного элемента. При всех скоростях нагрева перепад температуры по толщине трубы не превышал 20 °С. Устройство ГЭН (изоляция картон и два слоя теплоизоляцион- ных матов) обеспечило скорость нагрева выше, чем СНС-1 (изоляция картон) и СНС-2 (спираль из трех проводов, изоляция картон). При объем- ной мощности 5,94 В⋅А/см3 у нагревателей ГЭН, СНС-2 и СНС-3 увеличение скорости нагрева (СНС-3) получено путем введения дополнитель- ной изоляции из картона и теплоизоляционной ваты в конструкцию. Дальнейшее повышение ско- рости нагрева достигнуто при увеличении мощ- ности нагревателей (СНС-4, СНС-5). Оценить эффективность конструкции СНС можно по соотношению K = ΔV/ΔQ, где ΔV — приращение скорости нагрева; ΔQ — приращение объемной мощности (рис. 4). Приращение объем- ной мощности на 1,52 В⋅А/см3 привело к прира- щению скорости нагрева с применением ГЭН на 90, СНС-2 на 50 и СНС-3 на 110 °С/ч. Ток наг- ревательного элемента ГЭН, СНС-2 и СНС-3 сос- Технические характеристики нагревателей Параметр ГЭН СНС-1 СНС-2 СНС-3 СНС-4 СНС-5 Длина спирали нагревательного элемента, м 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72 Ширина спирали нагревательного элемента, м 0,08 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 Количество витков спирали нагревательного элемента, шт. 22 22 22 22 22 22 Количество проводов в спирали, шт. 2 2 3 3 3 3 Диаметр провода спирали нагревательного элемента, мм 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 Площадь нагрева, см2 580 720 720 720 720 720 Толщина стенки трубы, мм 18 16 16 16 16 16 Изоляция: картон + маты + маты + – – – – – картон – + + + + + картон + вата + картон – – – + + + Напряжение на дуге, В 44,3 38 36 36 43 46 Ток, А 149 134 190 190 225 240 Мощность, В⋅А 6200 5090 6840 6840 9670 11000 Удельная мощность, В⋅А/см2 10,7 7,07 9,5 9,5 13,4 15,3 Объемная мощность, В⋅А/см3 5,94 4,42 5,94 5,94 8,39 9,58 Скорость нагрева в интервале 100…400 °С, °С/ч 780 690 740 800 1200 1370 Пр и м е ч а н и е . Здесь «+» обозначает наличие изоляции, «–» — ее отсутствие. Рис. 3. Общий вид базовой конструкции СНС (а) и располо- жение нагревательного элемента (б) 4/2012 55 тавлял не более 70 А на провод. Для СНС-4 ха- рактерна некоторая перегрузка по току (75 А на провод). При увеличении объемной мощности СНС-4 на 3,97 В⋅А/см3 приращение скорости наг- рева равнялось 510 °С/ч; для СНС-5 при 5,16 В⋅А/см3 оно составляло 680 °С/ч. Однако вы- сокая загрузка СНС-5 по току (80 А на провод) может сократить продолжительность эксплуа- тации нагревательного элемента. Оптимальные ха- рактеристики имеются у СНС-3, в конструкции ко- торого использованы спираль нагревательного эле- мента из трех проводов и комбинированная тепло- изоляция из картона и ваты каолинового состава. Нагреватель обеспечивает высокую скорость наг- рева и возможность ее приращения при незначи- тельной перегрузке по току. Количество витков спирали нагревательного элемента, размеры и количество секций СНС за- висят от диаметра труб. Для местного нагрева труб диаметром 1420 мм с применением комп- лекса МКТ 1420 следует использовать 12 секций СНС-3, состыкованных в два пояса по шесть сек- ций. К каждому каналу нагрева комплекса необ- ходимо подключить по четыре секции в парал лель. Напряжение СНС-3 меньше номинального рабочего напряжения трансформаторов ТДФЖ, а суммарная мощность четырех СНС-3 не превышает 30 кВ⋅А, при этом суммарная потребляемая мощ- ность комплекса составит менее 130 кВ⋅А. Такое подключение нагревательных устройств позволяет плавно корректировать температуру нагрева по пе- риметру трубы и обеспечивает равномерную заг- рузку по току всех трех фаз питающей сети комплекса МКТ 1420. Выводы 1. Показано, что мобильный комплекс оборудо- вания МКТ 1420 в комплекте с ГЭН обеспечивает выполнение ТО сварных соединений трубопро- водов диаметром до 1420 мм в соответствии с требованиями нормативных технических матери- алов и высокую точность отработки заданных ре- жимов местного нагрева труб диаметром 325×9 и 1420×18 мм при работе комплекса в режиме автоматического управления. 2. Разработаны СНС для местного нагрева тру- бопроводов, которые отличаются более высокой эффективностью нагрева по сравнению с ГЭН сопротивления и упрощают процесс подготовки нагревательного оборудования к эксплуатации. 1. Ройтенберг С. Ш. Термическая обработка сварных сое- динений трубопроводов. — М.: Энергоиздат, 1982. — 112 с. 2. Письменный А. С., Пантелеймонов Е. А. Комплекс обо- рудования для термообработки стыков труб в полевых условиях // Современные проблемы сварки и ресурса конструкций: Тез. стенд. докл. — Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 2003. — С. 54–56. 3. Хромченко Ф. А., Корольков П. М. Технология и обору- дование для термической обработки сварных соедине- ний. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 200 с. 4. ОСТ 36-50–86. Трубопроводы стальные технологичес- кие. Термическая обработка сварных соединений. Типо- вой технологический процесс. — Введ. 01.01.87. Mobile system MKT 1420 of the equipment for heat treatment of welded joints on pipelines is described. Its capabilities are shown for optimisation of the preset parameters of heating using flexible electrical resistance heaters. Peculiarities of design are considered, and comparative characteristics of sectional resistance heaters intended for heat treatment of welded joints and local heating of pipelines are presented. Поступила в редакцию 19.12.2011 Рис. 4. Показатель эффективности различных нагревателей 56 4/2012

Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов

Institution

Ähnliche Einträge