Сварка

Сборка крупногабаритных металлоконструкций с использованием технологии мокрой механизированной сварки самозащитной порошковой проволокой

Морскую ледостойкую стационарную платформу "Приразломная" строит северодвинское ФГУП "ПО Севмашпредприятие". Закладка платформы состоялась в декабре 1995 года. С целью удешевления и ускорения строительства опорного основания платформы (около 30% стоимости проекта) на " ПО Севмашпредприятие" изготовили сварную конструкцию размером 126 x 126 x 24,3 м и массой около 70 тыс. тонн, обеспечивающую хранение (700 тыс. баррелей) и отгрузку нефти на танкеры. На эту конструкцию установили верхнюю часть платформы. Собрать такую конструкцию на стапелях завода "ПО Севмашпредприятие" не представляется возможным. В связи с этим нижнюю опорную часть основания собирают из отдельных суперблоков Рис . Для соединения суперблоков применена известная технология их поэтапной сборки с применением сухого кессона (в технической документации - устройство герметизации стыка УГС) Схема кессона и расположение сварных швов представлена рис . На территории стран СНГ эта технология до настоящего времени не использовалась. Она заключается в том, что на стапеле при изготовлении каждого из суперблоков размером 126 х 31,5 х 24,2 м в его нижней части монтируется половина, удаляемого в последствии, УГС. Соединение двух половинок УГС осуществлялось под водой на глубине 8 м с использованием технологии мокрой механизированной сварки самозащитной порошковой проволокой. Внешний вид УГС после сварки и осушения, представлен на рис . Сварка выполнялась под надзором Российского Морского Регистра судоходства. Так как порошковые проволоки ППС-АН1, ППС-АН2 и ППС-АН5, не обеспечивали достаточного прогнозируемого уровня качества соединений при сварке под водой швов в потолочном положении, для создания соединения была применена проволока ППС-ЭК1 диаметром 1,6 мм. Проволока сертифицирована СЕПРОЗ.

Работа по соединению двух половинок УГС характеризовалась выполнением сварки в потолочном (126 м трехслойного шва на суперблок) и вертикальном (16 м двухслойного или трехслойного шва на суперблок) положениях. При выполнении этих работ водолазу приходилось уходить от места спуска на расстояние до 70 м. Определенные проблемы возникали из-за большой длины сварочной цепи (200 м). Значительное активное сопротивление сварочной цепи снижало способность источника питания отрабатывать возмущения, связанные с неравномерностью подачи порошковой проволоки при волнении. Уменьшить ее длину не представлялось возможным из-за взаимного расположения суперблоков и обслуживающих судов. В качестве источника питания дуги применяли выпрямитель ВС 300.

Технология выполнения работ включала в себя:

В ноябре-декабре 2004 года осуществлена сборка и сварка УГС между вторым и третьим суперблоками, а в июне-июле 2005 года - первого и второго суперблоков кессона платформы "Приразломная".

Сварка под водой в вертикальном и потолочном положениях характеризовалась следующими составляющими режима: сила тока - 110-180 А; напряжение на дуге - 24 - 29 В. Потери напряжения в сварочном контуре, за счет его активного сопротивления, не превышали 9 В.

Скорость сварки трехпроходного шва в потолочном положении, без учета подготовительно-заключительного времени, составляла: корневого - 8,3, второго - 6,8, и третьего - 6,25 м/ч.

Механические свойства металла шва, поставленной для выполнения работы партии порошковой проволоки ППС-ЭК1, составили: σв, - 461,2 МПа, σт, - 373,1 МПа; КСV, 20°С - 75,5 Дж/см². Относительное удлинение и относительное сужение не регламентировались. Массовая доля элементов в шестом слое многослойной наплавки не превышала: С-0,015; Si-0,04; Mn-0,12; Ni-1,14; S-0,026; P-0,016 %. Сварка контрольных стыковых образцов (сталь Ст3сп δ - 14 мм) и шестислойная наплавка выполнялась автором в пресной воде на глубине 5 м.

Внешний вид трехпроходного шва, выполненного в потолочном положении, при соединении двух половинок УГС, представлен на рис.

После выполнения подводных швов и проверки их на герметичность было осушено УГС и выполнена его сварка с внутренней стороны электродами УОНИИ 13/45Р. Затем специалисты "ПО Севмашпредприятие" сварили секции суперблоков с использованием стандартных технологий, принятых на предприятии. Толщина соединяемого металла на днище и бортах - 32 мм. После выполнения сварочных работ и контроля качества полученных соединений УГС (сухой кессон) между суперблоками был удален. Использовалась технологии подводной резки экзотермическими электродами и электрокислородная резка.

Соединение 3-го и 4-го суперблоков осуществлено 10 сентября 2005 года. Общая протяженность однопроходного шва, выполненного под водой в потолочном и вертикальном положениях с учетом прихваточных швов, составил 1800 м. Время, затраченное на сборку трех УГС, зачистку, сварку и контроль полученных соединений составил 56 рабочих дней.