Механизированная сварка труб с использованием процесса STT

Аббревиатура STT расшифровывается как "Surface Tension Transfer" -- это так называемый механизм переноса капли с помощью сил поверхностного натяжения. Он представляет собой одну из разновидностей процесса переноса короткими замыканиями, который реализуется при дуговой сварке в среде защитных газов с одним важным отличием -- расплавленный металл переносится за счет сил поверхностного натяжения сварочной ванны, которая как бы втягивает в себя жидкую каплю металла с конца проволоки. Электромагнитное сжимающее давление (Пинч-эффект) дополнительно помогает капле отделиться, но не является основным механизмом переноса, как это наблюдается при обычной сварке короткими замыканиями. Этот вид переноса позволяет значительно сократить разбрызгивание и дымообразование в отличие от традиционных методов. Процесс прост в использовании, обеспечивает хороший контроль сварочной ванны и позволяет значительно снизить вероятность образования несплавлений. Он не требует от сварщика высокой квалификации для того, чтобы выполнить качественное сварное соединение. Кроме этого, простота способа STT сокращает время обучения сварщиков. Компанией “Lincoln Electric” специально для этого процесса разработан 2250 амперный инверторный источник питания “Invertec STT II”, реализующий технологию управления сварочным током. При сварке за счет регулирования выходного тока (аналогичной импульсно-дуговой сварки) добиваются вышеуказанных преимуществ. “Invertec STT II” отличается от обычных сварочных источников. Он не является ни источником с жесткой характеристикой, ни источником с крутопадающей характеристикой. Аппарат имеет обратную связь, которая отслеживает основные этапы переноса капли и мгновенно реагирует на процессы, происходящие между электродом и сварочной ванной, изменяя величину сварочного тока. “Invertec STT II” во многом отличается от обычных машин.

Область применения

Сварка с использованием процесса STT предназначена для односторонней механизированной сварки корневого слоя шва стыков труб проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа труб диаметром 325-1220 мм с толщинами стенок до 20 мм включительно, а также для сварки всех слоев шва стыков труб аналогичных диаметров с толщиной стенки до 8 мм включительно.

Процесс STT рекомендуется для выполнения корневого слоя швов при сварке труб с зазором, а также для сварки тонколистового металла. Он позволяет сваривать все стали, начиная с простой углеродистой, кончая сплавами с высоким содержанием никеля

Основные параметры:

  • - скорость подачи сварочной проволоки;
  • - пиковый ток;
  • - базовый ток;
  • - длительность заднего фронта импульса.

Напряжение, требуемое дугой, автоматически устанавливается источником питания. Это приводит к тому, что количество тепла, вводимого в сварочную ванну, не зависит от скорости подачи проволоки. Помимо этого, улучшаются условия контроля за формированием сварочной ванны. Этап Пинч-эффекта также автоматически контролируется источником.

Сварка корневого шва неповоротных стыков труб

Сварка корневого слоя швов стыков труб традиционно является наиболее сложным этапом сварочно-монтажных работ при сооружении трубопроводов. Применение сварки методом STT, с его возможностью управлять механизмом переноса и контролем за формированием сварочной ванны, удается значительно облегчить выполнение корневого слоя шва.

Режимы сварки процессом STT имеют более широкий диапазон по сравнению с обычной сваркой в среде защитных газов.

Если при обычной сварке труб (заданной марки и типоразмера) для получения качественного соединения используются конкретные значения напряжения дуги и скорости подачи сварочной проволоки (сварочного тока), то при процессе STT могут использоваться различные варианты режимов для этих целей. При сварке аппаратом “Invertec STT II” может применяться проволока большего диаметра по сравнению с той, которая применяется при аналогичных работах с источником, имеющим жесткую характеристику.

При сварке труб процессом STT используется V- образная разделка кромок в соответствии со стандартом API (рис.4).

Разделка кромок для сварки процессом STT

Рис. 4. Разделка кромок для сварки процессом STT

Процесс менее чувствителен к плохой сборке, чем обычные методы сварки. Вылет электрода составляет 9,5-15,9 мм. Обычной ошибкой при сварке является слишком большой вылет. Для лучшего контроля за вылетом электрода необходимо, чтобы контактный наконечник выступал от торца сопла сварочной горелки на расстоянии 6,4 мм.

Техника сварки STT

Механизированную сварку процессом STT корневого слоя шва неповоротных стыков труб ведут на спуск (рис.5). Процесс начинают в верхней части трубы в положении 12-ти часов. Возбуждение дуги производят на одной из кромок. Затем дугу переносят на противоположную кромку, формируя при этом сварочную ванну. На этом участке трубы сварку осуществляют с дугообразными колебаниями небольшой амплитуды. Дугу следует располагать внутри сварочной ванны в первой 1/4 или 1/3 от ее переднего фронта. Дугу нельзя располагать на передней кромке сварочной ванны. В позициях от 12- ти до 10-го часов сварку производят с наклоном электрода назад под углом 45°. Совершая дугообразные колебания, не следует задерживаться на кромках трубы. Прямолинейные колебания с кромки на кромку приводят к увеличению проплавления.

Кажется, что при расположении дуги в сварочной ванне нельзя добиться необходимого проплавления, как это наблюдается при обычной полуавтоматической сварке в защитных газах, где увеличение проплавления происходит при размещении дуги на передней кромке ванны. Однако при сварке STT большая глубина проплавления достигается при горении дуги внутри сварочной ванны.

С позиции 10-ти часов амплитуду колебаний можно уменьшить и затем совсем прекратить их, продолжая двигаться вдоль стыка и располагая дугу внутри сварочной ванны в первой трети от её переднего фронта. Угол наклона электрода на этом участке уменьшают на 10°. В позиции 4:30-5:00 часов колебания можно возобновить и увеличить угол наклона электрода. Это зависит от зазора и притупления свариваемых кромок. При прекращении сварки дуга прерывается на одной из кромок. По внешнему виду наплавленного валика можно судить о необходимости корректировки сварочных параметров. Существуют различные комбинации величин пикового и базового тока, которые позволяют получить необходимую форму корневого шва. Увеличение разбрызгивания наблюдается при слишком низком значении пикового тока.

Влияние сварочных параметров процесса STT на форму корневого слоя шва

При заданной скорости подачи сварочной проволоки форму корневого слоя шва (наружный и обратный валик) можно независимо контролировать.

Пиковый ток управляет длиной сварочной дуги, которая влияет на форму корневого шва (рис.6). Базовый ток регулирует общее тепловложение, которое влияет на форму обратного валика.

Регулировка длительности заднего фронта импульса "TAILOUT" -- это дополнительная регулировка тепловыделений на дуге. В большинстве случаев при сварке корневых швов регулятор "TAILOUT" устанавливают в позицию "О".

При выполнении прихватки возбуждение дуги производят на одной из кромок. Затем дугу переносят на противоположную кромку, формируя при этом сварочную ванну. Прихватку выполняют требуемой длины. Прерывание дуги обязательно производят на одной из кромок, а не в зазоре.

Начало и конец каждой прихватки необходимо сошлифовать, чтобы обеспечить плавный переход от корневого шва к прихватке.

Процесс STT не позволяет полностью проплавить прихватку. В процессе сварки корневого шва при заходе и выходе с прихватки колебания прекращают, чтобы обеспечить хорошее сплавление.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Загрузить   След >