Автоматическая сварка вертикальных швов технологических металлоконструкций АЭС само-защитной порошковой проволокой

При монтаже технологических металлоконструкций реактора РБМК-ЮОО вертикальные сварные соединения выполняются многопроходной ручной электродуговой или полуавтоматической сваркой в защитных газах. Процесс сварки отличается малой производительностью и сложной техникой исполнения. Недостатками многопроходной сварки являются наличие в металле швов большого количества внутренних дефектов (шлаковых включений, газовых пор) и значительная деформация конструкций. Устранение этих явлений требует усложнения технологии сварки и повышения квалификации сварщиков.
Как показал опыт монтажа листовых металлоконструкций из стали толщиной 10...30 мм, способ автоматической сварки вертикальных швов с принудительным формированием позволяет снизить количество внутренних дефектов в металле швов и уменьшить деформации конструкций. При сварке с принудительным формированием шва можно выполнять сварные соединения с любой формой разделки на металле толщиной до 30 мм при одно-дуговом процессе и до 50 мм при двухдуговом.
В качестве сварочного материала при монтаже наиболее эффективно применение само-защитных порошковых проволок. Сведения о показателях применяемых порошковых проволок приведены в табл. 1.
Процесс осуществляется с использованием сварочного аппарата А-1381М, который перемещается вдоль свариваемого стыка по установленной на конструкции направляющей.
Способ автоматической сварки порошковой проволокой вертикальных швов с принудительным формированием применяли при изготовлении металлоконструкций РБМК-ЮОО на Курской, Смоленской и других АЭС. Сборку и сварку технологических металлоконструкций производили в специальном цехе (тепляке), что позволило производить сварочные работы в зим-нее время и при атмосферных осадках.
Блоки металлоконструкций, изготовленные на заводе из листов толщиной 30 мм, собираются на специальном основании; монтажные стыки длиной более 11 м имеют Х-образиую разделку кромок под сварку (рис. 1). Фиксирование собранных стыков производится с помощью П-образных скоб (депланаторов), устанавливаемых на наружных сторонах металлоконструкций на расстоянии 1,5 м друг от друга. По технологии монтажа скобы снимаются после сварки внутренних швов, выполняемых в первую очередь. Применительно к этим условиям разработано два варианта технологии сварки: двусторонняя автоматическая и комбинированная (автоматическая — наружных швов и полуавтоматическая в смеси защитных газов сплошной проволокой или ручная — внутренних швов).
Для сварки металлоконструкций РБМК-ЮОО применяли аппарат А-1381, в качестве источника питания— выпрямители или преобразователи с жесткой или полого падающей характеристикой 2... 4 В/100 А (ВС-600, ВС-1000, ПСГ-500 и др.). В связи с конструктивными особенностями металлоконструкций применение двусторонней сварки потребовало модернизации аппарата А-1381 с целью обеспечения его перемещения вдоль внутренних швов.
При сварке внутренних швов формирование их обратной стороны осуществляли с помощью медной водо-охлаждаемой трубки, укрепляемой в разделке, — этим обеспечивается равномерное формирование корня шва по всей длине и плавное сопряжение с основным металлом (при автоматической сварке). После удаления шлака нет необходимости зачищать корень шва абразивными кругами, исключаются прожоги при выполнении наружного шва. При ручной или полуавтоматической сварке внутреннего шва формирование корня шва происходит неравномерно и в ряде случаев образуются зашлаковки, которые удаляются абразивными кругами, что приводит к местным изменениям сечения разделки и усложняет технику сварки наружного шва.
Геометрия поверхности шва при сварке с принудительным формированием стабильна по всей длине и определяется размерами формирующей поверхности ползуна. В качестве сварочного материала использовали само-защитную порошковую проволоку двухслойной конструкции ПП-АН19 диаметром 3 мм, обладающую хорошими сварочно-технологическими свойствами. Проволока обеспечивает эффективную газо-шлаковую защиту расплавленного металла от окружающей атмосферы, а образовавшийся при ее плавлении основной шлак относительно равномерно покрывает поверхность шва в зоне скольжения ползуна. Состав металла шва, обеспечиваемый применением порошковой проволоки ПП-АН19, приведен в табл. 2.
Автоматическую сварку выполняли на постоянном токе обратной полярности в режиме /=420...450 А, <7=28...30 В, УПп=240...250 м/ч и 1^св=4...5м/ч. При этом обеспечивается стабильный провар основного металла по всему сечению разделки и равномерное формирование поверхности шва (рис. 2).
Структура металла швов, выполненных порошковой проволокой ПП-АН 19, представляет собой поликристаллический агрегат, в котором зерна окружены феррит-ной оторочкой шириной Ю...15мкм (рис. 3, а). В ферритной матрице зерна равномерно распределены дисперсные колонии второй фазы, представляющей собой цементит и смесь. Такой характер структуры обеспечивает высокие механические свойства металла шва.
В том случае, когда автоматической сваркой выполняются только наружные швы, для сварки внутренних швов рекомендуется использовать полуавтоматическую сварку в смеси 70 % С02 и 30 % Аг проволокой Св-08Г2С диаметром 1,2 мм. Сварку полного сечения производили в режиме /=230...240 А, 11=32...34 В, при обратной полярности полуавтоматом А-547У обратноступенчатым способом с наложением после этого облицовочных швов «сверху вниз». Сопоставление применяемых способов сварки при выполнении швов разных калибров показало существенное преимущество автоматической сварки с принудительным формированием.
При выполнении монтажных стыков металлоконструкций РБМК было достигнуто повышение производительности процесса сварки в 9—10 раз по сравнению с ручной электродуговой сваркой и в 5—6 раз по сравнению с полуавтоматической в защитном газе (при расчете по машинному времени). Нормативная трудоемкость и продолжительность монтажных работ (работа бригады из восьми человек в течение смены) уменьшалась более чем в 2 раза, стоимость машиносмен — в 1,5 раза.
Условия труда рабочих-сварщиков улучшены за счет применения местных отсосов сварочного аэрозоля, устанавливаемых непосредственно в зоне сварки и перемещающихся вместе со сварочным автоматом. Опыт применения сварки порошковой проволокой с принудительным формированием (на строительстве Курской* Смоленской и других АЭС) показал, что технология, оборудование и порошковая проволока ПП-АН 19 обеспечивают выполнение современных требований к качеству и производительности сварочных работ. Экономическая эффективность от внедрения новой технологии на один энергоблок АЭС составляет более 20 тыс. руб. Для повышения экономичности автоматической сварки с принудительным формированием рекомендуется применять разделки с малым углом раскрытия или щелевые разделки.

При монтаже технологических металлоконструкций реактора РБМК-ЮОО вертикальные сварные соединения выполняются многопроходной ручной электродуговой или полуавтоматической сваркой в защитных газах. Процесс сварки отличается малой производительностью и сложной техникой исполнения. Недостатками многопроходной сварки являются наличие в металле швов большого количества внутренних дефектов (шлаковых включений, газовых пор) и значительная деформация конструкций. Устранение этих явлений требует усложнения технологии сварки и повышения квалификации сварщиков.
Как показал опыт монтажа листовых металлоконструкций из стали толщиной 10...30 мм, способ автоматической сварки вертикальных швов с принудительным формированием позволяет снизить количество внутренних дефектов в металле швов и уменьшить деформации конструкций. При сварке с принудительным формированием шва можно выполнять сварные соединения с любой формой разделки на металле толщиной до 30 мм при одно-дуговом процессе и до 50 мм при двухдуговом.
В качестве сварочного материала при монтаже наиболее эффективно применение само-защитных порошковых проволок. Сведения о показателях применяемых порошковых проволок приведены в табл. 1.
Процесс осуществляется с использованием сварочного аппарата А-1381М, который перемещается вдоль свариваемого стыка по установленной на конструкции направляющей.
Способ автоматической сварки порошковой проволокой вертикальных швов с принудительным формированием применяли при изготовлении металлоконструкций РБМК-ЮОО на Курской, Смоленской и других АЭС. Сборку и сварку технологических металлоконструкций производили в специальном цехе (тепляке), что позволило производить сварочные работы в зим-нее время и при атмосферных осадках.
Блоки металлоконструкций, изготовленные на заводе из листов толщиной 30 мм, собираются на специальном основании; монтажные стыки длиной более 11 м имеют Х-образиую разделку кромок под сварку (рис. 1). Фиксирование собранных стыков производится с помощью П-образных скоб (депланаторов), устанавливаемых на наружных сторонах металлоконструкций на расстоянии 1,5 м друг от друга. По технологии монтажа скобы снимаются после сварки внутренних швов, выполняемых в первую очередь. Применительно к этим условиям разработано два варианта технологии сварки: двусторонняя автоматическая и комбинированная (автоматическая — наружных швов и полуавтоматическая в смеси защитных газов сплошной проволокой или ручная — внутренних швов).
Для сварки металлоконструкций РБМК-ЮОО применяли аппарат А-1381, в качестве источника питания— выпрямители или преобразователи с жесткой или полого падающей характеристикой 2... 4 В/100 А (ВС-600, ВС-1000, ПСГ-500 и др.). В связи с конструктивными особенностями металлоконструкций применение двусторонней сварки потребовало модернизации аппарата А-1381 с целью обеспечения его перемещения вдоль внутренних швов.
При сварке внутренних швов формирование их обратной стороны осуществляли с помощью медной водо-охлаждаемой трубки, укрепляемой в разделке, — этим обеспечивается равномерное формирование корня шва по всей длине и плавное сопряжение с основным металлом (при автоматической сварке). После удаления шлака нет необходимости зачищать корень шва абразивными кругами, исключаются прожоги при выполнении наружного шва. При ручной или полуавтоматической сварке внутреннего шва формирование корня шва происходит неравномерно и в ряде случаев образуются зашлаковки, которые удаляются абразивными кругами, что приводит к местным изменениям сечения разделки и усложняет технику сварки наружного шва.
Геометрия поверхности шва при сварке с принудительным формированием стабильна по всей длине и определяется размерами формирующей поверхности ползуна. В качестве сварочного материала использовали само-защитную порошковую проволоку двухслойной конструкции ПП-АН19 диаметром 3 мм, обладающую хорошими сварочно-технологическими свойствами. Проволока обеспечивает эффективную газо-шлаковую защиту расплавленного металла от окружающей атмосферы, а образовавшийся при ее плавлении основной шлак относительно равномерно покрывает поверхность шва в зоне скольжения ползуна. Состав металла шва, обеспечиваемый применением порошковой проволоки ПП-АН19, приведен в табл. 2.
Автоматическую сварку выполняли на постоянном токе обратной полярности в режиме /=420...450 А, <7=28...30 В, УПп=240...250 м/ч и 1^св=4...5м/ч. При этом обеспечивается стабильный провар основного металла по всему сечению разделки и равномерное формирование поверхности шва (рис. 2).
Структура металла швов, выполненных порошковой проволокой ПП-АН 19, представляет собой поликристаллический агрегат, в котором зерна окружены феррит-ной оторочкой шириной Ю...15мкм (рис. 3, а). В ферритной матрице зерна равномерно распределены дисперсные колонии второй фазы, представляющей собой цементит и смесь. Такой характер структуры обеспечивает высокие механические свойства металла шва.
В том случае, когда автоматической сваркой выполняются только наружные швы, для сварки внутренних швов рекомендуется использовать полуавтоматическую сварку в смеси 70 % С02 и 30 % Аг проволокой Св-08Г2С диаметром 1,2 мм. Сварку полного сечения производили в режиме /=230...240 А, 11=32...34 В, при обратной полярности полуавтоматом А-547У обратноступенчатым способом с наложением после этого облицовочных швов «сверху вниз». Сопоставление применяемых способов сварки при выполнении швов разных калибров показало существенное преимущество автоматической сварки с принудительным формированием.
При выполнении монтажных стыков металлоконструкций РБМК было достигнуто повышение производительности процесса сварки в 9—10 раз по сравнению с ручной электродуговой сваркой и в 5—6 раз по сравнению с полуавтоматической в защитном газе (при расчете по машинному времени). Нормативная трудоемкость и продолжительность монтажных работ (работа бригады из восьми человек в течение смены) уменьшалась более чем в 2 раза, стоимость машиносмен — в 1,5 раза.
Условия труда рабочих-сварщиков улучшены за счет применения местных отсосов сварочного аэрозоля, устанавливаемых непосредственно в зоне сварки и перемещающихся вместе со сварочным автоматом. Опыт применения сварки порошковой проволокой с принудительным формированием (на строительстве Курской* Смоленской и других АЭС) показал, что технология, оборудование и порошковая проволока ПП-АН 19 обеспечивают выполнение современных требований к качеству и производительности сварочных работ. Экономическая эффективность от внедрения новой технологии на один энергоблок АЭС составляет более 20 тыс. руб. Для повышения экономичности автоматической сварки с принудительным формированием рекомендуется применять разделки с малым углом раскрытия или щелевые разделки.