CC BY
88
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
Специфические свойства вакуумного зазора как изолятора, снижение и неустойчивость изоляционных свойств вакуумного промежутка анод - катод являются основными принципиальными ограничениями, препятствующими повышению ускоряющего напряжения электроннолучевых сварочных установок.
При напряжении выше 30-50 кВ пробойная напряженность поля снижается даже в случае увеличения вакуумного промежутка и электрические пробои между анодом и катодом неизбежны. Получать электронные пучки высоких энергий целесообразно с помощью электронно-оптической системы, в основу которой положен принцип ускорения заряженных частиц в ускорительной трубке с однородным электрическим полем, распределенным вдоль ее оси. Вышедший из прожектора пучок электронов малой энергии формируется и затем постепенно ускоряется внутри трубки, достигая на ее выходе полной энергии. Работа градиентной пушки основана на этом принципе, причем ускорительную трубку в данном случае можно рассматривать как электростатическую фокусирующую систему с малой оптической силой.
Основные узлы электронно-оптической системы пушки - прожектор, система магнитной фокусировки и система электромагнитного отклонения пучка электронов.
Катодный узел крепится на высоковольтном проходном изоляторе. Через бронированный высоковольтный кабель подается питание к прожектору пушки. Изменение тока пучка осуществляется подачей отрицательного управляющего напряжения на прикатодный электрод прожектора или, реже, изменением тока накала катода. В случае импульсно-модулированного режима электронно-лучевой сварки на прикатодный электрод пушки подаются отрицательные прямоугольные импульсы модулирующего напряжения. В некоторых пушках под вакуумом можно изменять расстояние между элементами прожектора, благодаря чему удается изменять параметры формируемых пучков (угол сходимости, максимальный ток и т. д.).
Разрежение катодного пространства пушки производится через каналы в анодном блоке или с помощью специальной вакуумной системы (в случае малого канала в фокусирующих системах).
Фокусировка пучка обычно осуществляется одной или двумя магнитными линзами. В пушках с одной линзой для уменьшения диаметра пучка на изделии линза располагается далеко от анода и близко к изделию. При этом увеличивается угол сходимости пучка на выходе из линзы.
В пушках с двухлинзовой фокусировкой первая линза располагается близко к аноду, благодаря чему уменьшается сечение пучка во второй линзе, ее сферическая аберрация, а следовательно, меньше сечение пучка и угол сходимости пучка на изделии.
Корректировка положения пучка относительно кромок свариваемого металла осуществляется с помощью магнитных отклоняющих систем.
Магнитная фокусирующая и отклоняющая системы в мощных сварочных пушках размещаются в во-доохлаждаемом стакане, закрепляемом, в нижней части корпуса пушки. Канал для подачи воды соединяется последовательно с системой охлаждения корпуса пушки.
Наряду со стационарными пушками получили применение подвижные пушки, перемещаемые внутри вакуумной камеры относительно неподвижного свариваемого изделия. Применение перемещаемых в вакууме сварочных пушек позволяет в ряде случаев уменьшить габариты вакуумной камеры и упростить механизмы внутри камеры, выполнять швы в любом пространственном положении, сваривать неповоротные стыки и т. д.
Хотя развитие электронно-лучевой сварки приняло широкий размах, использование той или иной сварочной пушки с соответствующими параметрами электронного луча зачастую обусловливается не исходными теоретическими данными или опытными результатами, а наличием на данном производстве определенной конструкции пушки. Высокая стоимость оборудования, фирменные интересы часто заставляют использовать готовую разработку, иногда слишком сложную или недостаточно хорошую.
Библиографическая ссылка
1. Назаренко О. К., Истомин Е. И., Лопшин В. Е. Электронно-лучевая сварка. Харьков, 1985.
© Пашкин А. Н., Болдарев Е. А., 2014
УДК 621.22-185
И. С. Сорвачев, К. А. Брот Научный руководитель - Ю. И. Коновалов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ ДЛЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Рассмотрены наиболее используемые технологии сварки для магистральных трубопроводов.
Для изготовления магистральных трубопроводов наибольшее распространение получили дуговые методы сварки. Более 60 % всех стыков на магистралях свариваются автоматической дуговой сваркой под
флюсом. Дуговая сварка под флюсом используется только в тех случаях, когда существует возможность вращения стыка. Сварку трубопроводов под флюсом в основном автоматизированным способом применя-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
ют при изготовлении двух- и трехтрубных секций диаметром 219...1 420 мм [1]. Когда применение механизированных методов невозможно, используется ручная дуговая сварка. Ручную дуговую сварку выполняют при различных пространственных положениях стыка - нижнем, вертикальном и потолочном. В процессе сварки вручную перемещают электрод по периметру стыка со скоростью 8-20 м/ч.
Сварка в защитном газе имеет разновидности: по типу защитного газа - сварка в инертных газах (аргон, гелий, их смесь), в активных газах (СО2, азот, водород), сварка в смеси инертного и активного газов (Аг + СО2; Аг + СО2 + О2); по типу электрода - плавящимся и неплавящимся (вольфрамовым) электродом; по степени механизации ручная, механизированная и автоматизированная сварка. Дуговую сварку в защитных газах применяют для сварки трубопроводом в различных пространственных положениях. Скорость ручной сварки 8...30 м/ч, механизированной и автоматизированной 20-60 м/ч.
Для сварки трубопроводом применяют метод механизированной сварки порошковой проволокой с принудительным формированием шва, при котором функции защиты выполняют порошкообразные компоненты, заполняющие металлическую оболочку проволоки. По мере кристаллизации сварочной ванны наружное формирующее устройство и сварочная головка перемещаются по периметру стыка снизу вверх со скоростью 10...20 м/ч.
Перспективна лазерная сварка трубопровода, при которой носителем энергии служит лазерный луч. Скорость лазерной сварки - до 300 м/ч. При стыковой контактной сварке непрерывным оплавлением процесс происходит автоматически по заданной программе. Продолжительность сварки одного стыка труб диаметром 1 420 мм составляет 3-4 мин, цикл сварки одного стыка при строительстве трубопроводов 10-15 мин. Автоматическая сварка магнитоуправ-ляемой дугой (или дугоконтактная сварка) отличается от стыковой контактной сварки способом нагрева кромок. При дугоконтактной сварке нагрев выполняется дугой, вращаемой магнитным полем по кромкам свариваемых труб с большой скоростью. Этот способ сварки применяют для сооружения трубопроводов малого (пока до 114 мм) диаметра.
Автоматическую сварку под флюсом поворотных стыков труб диаметром от 325 до 1 220 мм выполняют на трубосварочных базах оснащенных специализированным оборудованием для подготовки и ведения процесса сварки [2].
Механизированная сварка проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа с управляемым переносом капель через дуговой промежуток (8ТТ, УКП, ВКЗ) реализуется с помощью специализированных источников сварочного тока, обеспечивающих изменение сварочного тока и напряжения по определенному алгоритму и предназначена для сварки корневого слоя сварных соединений труб диаметром от 325 до 1 220 мм с толщинами стенок от 6 до 32 мм.
Способ механизированной сварки самозащитной порошковой проволокой при применении труб как с заводской разделкой кромок, так и со специализированной разделкой кромок и предназначен для сварки корневого, заполняющих и облицовочного слоев шва стыков труб диаметром от 325 до 1 220 мм с толщинами стенок от 6 до 22 мм. Сварка труб с толщиной стенки свыше 19 выполняется только в специальную (узкую) разделку кромок.
При строительстве и ремонте трубопроводов следует отдавать предпочтение технологиям автоматической, механизированной сварки.
Ручную дуговую сварку покрытыми электродами разрешается применять для ремонта стыков трубопровода и при экономической нецелесообразности применения автоматической или механизированной сварки
При выборе способа сварки, при наличии технической возможности, следует применять сварку поворотных стыков.
При выборе сварочных материалов среди типов, допущенных для данного класса прочности, следует отдавать предпочтение материалам, относящимся к типу с более высокими прочностными свойствами.
Для исключения или уменьшения влияния человеческого фактора на стабильность воспроизведения технологии сварки и качество соединений следует рассматривать возможности применения технологий сварки в следующем порядке [3]:
- автоматическая сварка;
- механизированная сварка;
- ручная сварка.
Библиографические ссылки
1. Гаген Ю. Г. Сварка магистральных трубопроводов. 1976.
2. Мазель А. Г. Современные способы сварки магистральных трубопроводов плавлением. 1979.
3. РД-25(1). 160.00-КТН-011-10 «Сварка при строительстве и ремонте нефтепроводов», утв. 30.12.2009 ОАО «АК «Транснефть».
© Сорвачев И. С., Брот К. А., 2014
