Ремонт поверхневих дефектів на діючих трубопроводах MIG/MAG зварюванням в імпульсному режимі

Abstract

Значна частина магістральних трубопроводів України експлуатується вже тривалий час та потребує відновлювального ремонту. Найпоширенішим методом ремонту є заплавлення дефектних ділянок з корозійними пошкодженнями з використанням дугового зварювання. Але під час проведення зварювальних робіт на діючих трубопроводах існує небезпека наскрізного проплавлення або надмірного нагріву стінки труби зварювальною дугою, що може призвести до її руйнування внутрішнім тиском. Вирішити проблему безпечного ремонту поверхневих дефектів трубопроводів під тиском можна зменшивши тепловий вплив на стінку труби. Експериментально досліджено поширення теплоти під час наплавлення валиків на пластину з трубної сталі марки 17ГС, ручним дуговим зварюванням та напівавтоматичним MIG/MAG зварюванням з керованим перенесенням металу в імпульсному режимі. При цьому виконувались вимірювання показників температурних змін в стінці труби у шести точках на різній глибині, та їх подальше оброблення, з використанням термопар хромель–алюмель K-типу, підключених до мікроконтролера Arduino. Проведено макроструктурні дослідження та визначено глибину проплавлення і зону термічного впливу наплавлених валиків. Результати досліджень показали, що під час MIG/MAG зварювання в імпульсному режимі, максимальна температура стінки труби на 168 °С (31 %) нижча, ніж під час ручного дугового зварювання, а т акож і швидкість охолодження є більшою. Таке зниження тепловкладення є значним і мінімізує ризик термічного пропалу стінки труби. При зварюванні в імпульсному режимі якість наплавлених валиків є значно кращою, зменшується глибина проплавлення та втричі менша зона термічного впливу. Встановлено, що застосування MIG/MAG зварювання з імпульсним режимом краплеперенесення електродного металу під час ремонту поверхневих дефектів стінки труби на діючих трубопроводах ефективніше та продуктивніше, ніж ручне дугове зварювання, а також безпечніше та економічніше, оскільки гарантує виконання швидкого та ефективного ремонту без ризику термічного пропалювання стінки труби.

A significant part of Ukraine’s trunk pipelines have been in operation for a long time and require renovation. The most common method of repair is welding of defective areas with corrosion damage using arc welding. But while performing welding work on active pipelines there is a danger of through-penetration or excessive heating of the pipe wall with the welding arc, which can lead to its destruction by internal pressure. The problem of safe repair of the surface defects in pipelines under pressure can be solved by reducing the thermal effect on the pipe wall. Experimental investigations of heat propagation while welding rollers on a 17GS tube steel plate by manual arc welding and semi-automatic MIG/MAG welding with the controlled transfer of metal in the impulse mode were carried out in the article. At the same time, measurements of temperature changes in the wall of the pipe at six points at different depth were taken, using K-type chromel-alumel thermocouples connected to the Arduino microcontroller, and their subsequent processing. Macrostructural investigations were conducted and the depth of penetration and the zone of thermal impact of the welded rollers were determined. The results of the research have shown that by MIG/MAG welding in impulse mode, the maximum pipe wall temperature is 168 ° C (31 %) lower than with manual arc welding. Also, in this method, the cooling rate is higher. Such reduction in heat input is significant and minimizes the risk of thermal burn of the pipe wall. By welding in impulse mode, the quality of the welded rollers is much better, the depth of penetration decreases and the thermal impact zone is three times smaller. The use of MIG/MAG impulse mode welding of drop transfer of electrode metal in the repair of the surface defects of the pipe wall has been found to be more efficient and productive than the manual arc welding, as well as safer and more economical, as it guarantees quick and efficient repair without the risk of thermal burning of the pipe wall.

Значительная часть магистральных трубопроводов Украины эксплуатируется уже длительное время и требует восстановительного ремонта. Наиболее распространенным методом ремонта является заплавка дефектных участков с коррозионными повреждениями с использованием дуговой сварки. Но при проведении сва-рочных работ на действующих трубопроводах существует опасность сквозного проплавления или чрезмерного нагрева стенки трубы сварочной дугой, что может привести к ее разрушению внутренним давлением. Решить проблему безопасного ремонта поверхностных дефектов трубопроводов под давлением можно, уменьшив теп-ловое воздействие на стенку трубы. Экспериментально исследовано распространение тепла при наплавке валиков на пластину из трубной ста-ли марки 17ГС, ручной дуговой сваркой и полуавтоматической MIG/MAG сваркой с управляемым переносом ме-талла в импульсном режиме. При этом снимались показатели температурных изменений в стенке трубы в шести точках на разной глубине, и проводилась их дальнейшая обработка с использованием термопар хромель–алюмель K-типа подключенных к микроконтроллеру Arduino. Проведено макроструктурное исследование и опре-делены глубина проплавления и зона термического влияния наплавленных валиков. Результаты исследований показали, что при MIG/MAG сварке в импульсном режиме, максимальная температура стенки трубы на 168 °С (31 %) ниже, чем при ручной дуговой сварке. Также при этом способе скорость охлаждения больше. Такое сниже-ние тепловложения является значительным, и оно минимизирует риск термического прожога стенки трубы. При сварке в импульсном режиме качество наплавленных валиков значительно лучше, уменьшается глубина проплавления и втрое уменьшается зона термического влияния. Установлено, что MIG/MAG сварка с импульс-ным режимом каплепереноса электродного металла во время ремонта поверхностных дефектов стенки трубы на действующих трубопроводах является более эффективной и продуктивной чем ручная дуговая сварка, а также более безопасной и экономичной, поскольку гарантирует выполнение быстрого и эффективного ремон-та без риска термического прожога стенки трубы.