"РД 24.943.01-91. Руководящий документ по стандартизации. Отраслевая система технологической подготовки производства. Стыковая сварка оплавлением труб поверхностей нагрева котлов. Типовой технологический процесс"
(утв. и введен в действие Решением Минтяжмаша СССР от 12.12.1991)

1. Разработан Научно-производственным объединением по технологии машиностроения (НПО ЦНИИТМАШ), Машиностроительным заводом им. Орджоникидзе (г. Подольск, Московской обл.), Производственным объединением "Белгородский завод энергетического машиностроения".

Исполнители: В.П. Харин, В.В. Медовый, Г.Н. Ермаков, Г.П. Леонов, В.И. Лексиков, В.Я. Сдержиков.

2. Утвержден и введен в действие Решением концерна "Тяжэнергомаш" от 12.12.91 г.

3. Взамен ОСТ 108.943.02-85.

4. Ссылочные нормативно-технические документы

Настоящий руководящий документ распространяется на контактную стыковую сварку оплавлением (далее - сварка оплавлением) труб поверхностей нагрева стационарных паровых котлов с рабочим избыточным давлением пара более 0,07 МПа и стационарных водогрейных котлов, предназначенных для нагрева воды до температуры более 115 °C.

Руководящий документ устанавливает типовой технологический процесс сварки оплавлением (как непрерывным оплавлением, так и с предварительным подогревом) труб из сталей перлитного, аустенитного и мартенситно-ферритного классов, а также их сочетаний.

Настоящий руководящий документ является информационной основой при разработке технологической документации на предприятиях отрасли.

1.1. Стандартизируемый технологический процесс распространяется на получение методом стыковой сварки оплавлением неразъемных соединений труб наружным диаметром 25 - 60 мм с толщиной стенки 3 - 12 мм из сталей марок 10, 20 (ГОСТ 1050-88), 15ХМ (ГОСТ 4543-71), 12Х1МФ (ГОСТ 20072-74), 12Х11В2МФ (ЭИ-756) по ТУ 14-3-460-75, 12Х18Н10Т и 12Х18Н12Т (ГОСТ 5632-72) в любом сочетании друг с другом. Документ распространяется и на стыковую сварку оплавлением труб из сталей других марок, получаемых по импорту и допущенных к применению в котлах согласно требованиям раздела 1.3 "Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов".

1.2. Сварку оплавлением следует выполнять с учетом требований "Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов", утвержденных Госгортехнадзором СССР (далее - Правила Госгортехнадзора СССР), "Основных положений. Трубные системы котлоагрегатов и трубопроводы тепловых электростанций. Сварка и термообработка сварных соединений (ОП N 02ЦС-66)", "Правил контроля сварных соединений трубных систем котлоагрегатов и трубопроводов тепловых электростанций (ПК N 03ЦС-66)", ОСТ 108.030.40-79, ОСТ 108.030.133-84.

1.3. Трубы должны соответствовать требованиям ТУ 14-3-460-75, ТУ 14-3-341-75, ТУ 14-3-796-79, ГОСТ 24030-80, ГОСТ 8731-87 и ГОСТ 8733-87, а поставляемые по импорту - условиям поставки.

1.4. Сварку оплавлением труб поверхностей нагрева, сортамент и марка сталей которых не указаны в настоящем стандарте, следует производить по производственно-технологической документации предприятия-изготовителя (далее - ПТД), согласованной с головной научно-исследовательской организацией по сварке в энергомашиностроении (НПО ЦНИИТМАШ).

1.5. К сварке оплавлением допускаются трубы с отношением наружного диаметра к толщине стенки не более 12 для сталей аустенитного класса и композитных соединений из этих сталей со сталями других структурных классов и не более 20 - для остальных сталей.

2.1. Подготовка труб к сварке оплавлением включает следующие операции:

обработку торцов;

зачистку наружной и внутренней поверхности;

рассортировку по диаметру и толщине стенки (или калибровку, зенковку, расточку, обточку) для обеспечения смещения свариваемых кромок при сборке в пределах требований НТД;

продувку воздухом.

2.2. Подготовка труб к сварке должна осуществляться по технологической документации предприятия-изготовителя, разрабатываемой с учетом требований настоящего руководящего документа.

2.3. Обработку торцов труб под сварку оплавлением следует производить механическим путем. Торцы труб должны быть обрезаны под прямым углом к их оси и иметь шероховатость не более 25 без заусенцев.

Отклонение от перпендикулярности плоскости торца трубы относительно ее оси должно быть не более 0,3 мм (черт. 1).

2.4. Участки наружной поверхности труб, контактирующие с токоподводящими губками машины, должны быть зачищены от ржавчины, масла и других загрязнений до их полного удаления.

Длина зачищаемой поверхности должна быть больше длины губок машины не менее чем на 60 мм.

Внутренняя поверхность труб, прилегающая к торцам, а также трубы аустенитного класса подлежат зачистке только в случаях, указанных в ПТД.

2.5. Рассортировка труб по диаметру и толщине стенки (или калибровка, зенковка, расточка, обточка) должна обеспечить точность сборки труб в зажимах стыковой машины в соответствии с требованиями ПК N 03ЦС-66.

2.6. Продувка труб сжатым воздухом для удаления из внутренней полости окалины и ржавчины должна осуществляться до подачи их на сварку.

2.7. В случаях если сварке оплавлением предшествует гибка труб, прямой участок гнутой трубы должен быть не менее 300 мм с целью обеспечения сборки труб в зажимах стыковой машины и создания условий для удаления грата.

2.8. Контроль качества подготовки труб под сварку выполнять в соответствии с требованиями ПК N 03ЦС-66.

3.1. Для сварки оплавлением труб рекомендуется применять специализированные стыковые машины с автоматизированным циклом работы (Приложение 1), в комплекте со специальным механическим оборудованием и оснасткой для удаления наружного и внутреннего грата.

3.2. Стыковые машины должны быть оснащены вольтметрами сетевого и вторичного напряжения, а также манометрами для измерения давления сжатого воздуха в цилиндрах зажатия труб и осадки.

3.3. Контроль за состоянием стыковых машин следует производить в соответствии с требованиями РТМ 108.943.01-81 или инструкции предприятия-изготовителя, составленной с учетом указанного РТМ.

3.4. На каждом производственном участке или в цехе, где выполняется сварка оплавлением, должны быть выделены лица, ответственные за состояние стыковых машин; состояние машин должно фиксироваться в специальном журнале периодических проверок.

3.5. Наладка стыковой машины для сварки труб определенного сортамента должна производиться согласно инструкции по эксплуатации машины, ПТД, РТМ 109.943.01-81 и включать:

установку токоподводящих губок и стальных вкладышей на требуемый диаметр свариваемых труб;

центровку зажимов по контрольным оправкам;

настройку на заданный режим сварки.

3.6. При проверке соосности зажимов с помощью контрольных оправок расстояние между осями оправок не должно быть более 0,1 мм, а расстояние между осями оправок на длине 200 мм при той же длине базовой поверхности - не более 0,5 мм (черт. 2).

Допускается иная конструкция контрольных оправок, обеспечивающая контроль соосности зажимов и излома осей.

3.7. Для проверки качества настройки стыковой машины на заданный режим сварки труб определенного сортамента следует проводить экспресс-испытания сварных соединений.

Порядок и объем экспресс-испытаний должен соответствовать требованиям инструкции предприятия-изготовителя, согласованной с НПО ЦНИИТМАШ.

3.8. При использовании рольгангов, стеллажей, подставок для труб при сварке оплавлением должны быть приняты меры, исключающие шунтирование тока через них и подплавление вследствие этого наружной поверхности труб.

4.1. Сварку оплавлением труб должны выполнять сварщики не ниже 4 разряда, прошедшие аттестацию в соответствии с требованиями "Правил аттестации сварщиков" и имеющие удостоверения, предусмотренные указанными Правилами.

4.2. К сварке сталей определенных марок допускаются сварщики, в удостоверении которых указано, что они допущены к сварке этих марок сталей.

4.3. Перед аттестацией сварщики должны пройти специальную теоретическую и практическую подготовку, учитывающую специфику выполнения работ по сварке оплавлением. Подготовка должна производиться по специальным программам, утвержденным главным инженером предприятия.

4.4. Каждый аттестованный сварщик должен иметь личное клеймо, зарегистрированное в журнале отдела технического контроля.

4.5. К руководству работами по сварке оплавлением, а также работами по контролю и оценке качества сварных соединений допускаются инженерно-технические работники, изучившие настоящий документ, действующую документацию по сварке оплавлением и контролю, ознакомившиеся с чертежами и технологическим процессом на сварку оплавлением и аттестованные заводской аттестационной комиссией, назначенной приказом директора завода.

5.1. Общие указания

5.1.1. Сварку оплавлением труб разрешается производить при наличии детально разработанной технологической документации, составленной с учетом требований настоящего руководящего документа, ОП N 02ЦС-66 и конструкторской документации.

5.1.2. В технологической документации должны быть указаны материалы свариваемых труб, требования к подготовке труб под сварку, сварочное оборудование, квалификация сварщиков, рекомендуемые режимы сварки, способы и режимы удаления внутреннего и наружного грата, методы и объемы контроля сварных соединений, правила маркировки сварных соединений, требования безопасности.

5.1.3. Все трубы перед началом выполнения основных технологических операций по сварке должны быть проконтролированы на наличие маркировки (клейм), подтверждающих соответствие их назначению, а также на наличие сопроводительной документации, удостоверяющей положительные результаты контроля качества материалов и подготовки труб под сварку.

5.1.4. Сварку производить в закрытых отапливаемых помещениях. Минимальная температура окружающего воздуха должна быть не ниже плюс 5 °C.

5.1.5. С целью исключения преждевременного выхода из строя композитных соединений, выполненных сваркой оплавлением, соединение труб из сталей аустенитного и перлитного классов, отличающихся по наружному диаметру и толщине стенки, осуществлять с использованием промежуточных вставок из стали аустенитного класса диаметром, равным диаметру трубы из перлитной стали, и длиной не менее 250 мм. Форма и конструктивные размеры вставки должны разрабатываться с учетом требований Правил Госгортехнадзора СССР (Приложение 2 рекомендуемое).

5.1.6. Сварку труб поверхностей нагрева разрешается производить только при наличии положительных результатов экспресс-испытаний контрольных образцов. Порядок и объем экспресс-испытаний устанавливаются в соответствии с требованиями ПК N 03ЦС-66.

5.1.7. Режимы сварки оплавлением должны быть регламентированы технологической документацией предприятия-изготовителя в зависимости от размеров свариваемых труб, марки стали и типа стыковой машины.

5.1.8. Режим сварки труб непрерывным оплавлением должен включать следующие параметры:

суммарную установочную длину труб в губках стыковой машины;

вторичное напряжение холостого хода сварочного трансформатора;

величину оплавления (общую и на каждую из ступеней оплавления);

скорость оплавления по ступеням (скорость на каждой из ступеней оплавления);

величину осадки (общую и под током);

время выдержки под током и без тока (для машин типа МСО-604 и МСО-1205);

давление воздуха в цилиндрах осадки и зажатия труб.

При сварке труб оплавлением с подогревом должны быть указаны также режимы подогрева:

количество импульсов подогрева;

длительность каждого импульса подогрева;

длительность паузы после каждого импульса подогрева.

При использовании продувки газом или газовыми смесями при оплавлении с целью уменьшения образования внутреннего грата должно быть указано название газа или газовой смеси, его давление.

5.1.9. Ориентировочные режимы стыковой сварки оплавлением труб для машин типа ЦСТ 25-42 приведены в рекомендуемом Приложении 3, режимы сварки оплавлением с подогревом труб для машин типа ЦСТ 25-42 - в рекомендуемом Приложении 4; режимы стыковой сварки оплавлением труб для машин типа МСО-604 - в рекомендуемом Приложении 5; режимы стыковой сварки оплавлением труб для машин типа МСО-1205 - в рекомендуемом Приложении 6.

Сварку труб из разнородных сталей производить по режиму, установленному для более легированной стали. При сварке труб из аустенитной стали с трубами из перлитной стали их установочные длины должны относиться как 1:2.

5.1.10. При сварке с продувкой при оплавлении следует применять азот высокой чистоты по ГОСТ 9293-74, смесь азота высокой чистоты с водородом по ГОСТ 3022-80 при содержании водорода в смеси до 20% или аргон высшего сорта по ГОСТ 10157-79, проверенный на содержание влаги по точке росы выше минус 50 °C.

Использование других газов или газовых смесей должно быть согласовано с НПО ЦНИИТМАШ.

5.1.11. Способы удаления наружного и внутреннего грата, а также требования по величине проходного отверстия и утолщения снаружи стыка устанавливаются ОП N 02ЦС-66.

Для облегчения удаления внутреннего грата пробивкой дорном допускается применять солидол синтетический по ГОСТ 4366-76, который наносится на внутреннюю поверхность концов свариваемых труб в количестве 2 - 3 см3.

5.1.12. Сварные соединения с толщиной стенки 6 мм и более подлежат маркировке (клеймению), позволяющей установить фамилию сварщика, выполнившего сварку. Система маркировки, устанавливаемая в ПТД на сварку, должна быть одинаковой для производственных и контрольных сварных соединений, выполняемых для проверки качества.

Необходимость и методика маркировки сварных соединений с толщиной стенки менее 6 мм, а также труб из сталей аустенитного класса независимо от толщины стенки устанавливается требованиями ПТД на сварку. При этом способ маркировки должен исключать наклеп или подкалку участков клеймения.

5.2. Сварка

5.2.1. Процесс сварки труб должен включать следующие основные технологические операции:

установку и сборку свариваемых труб в зажимах стыковой машины;

контроль точности сборки труб в зажимах стыковой машины перед сваркой стыка;

сварку;

удаление внутреннего грата;

удаление наружного грата;

продувку сжатым воздухом давлением не менее 0,39 МПа;

прогонку контрольного шара после сварки плети или змеевика;

маркировку сварных соединений.

5.2.2. Смещение кромок соединяемых труб в зажимах стыковой машины не должно превышать половины норм, установленных для готовых сварных соединений по ПК N 03ЦС-66.

5.2.3. При сварке длинномерных плетей путем последовательного укрупнения труб технологический процесс следует строить так, чтобы в подвижный зажим стыковой машины устанавливалась не плеть, а пристыковываемая (привариваемая) труба.

В отдельных случаях, по согласованию с НПО ЦНИИТМАШ, настоящее требование может не распространяться на механизированные линии изготовления поверхностей нагрева с использованием машин для стыковой сварки оплавлением, эксплуатируемых на предприятиях отрасли, до введения в действие настоящего руководящего документа.

5.2.4. Удаление внутреннего и наружного грата производить по технологической документации предприятия-изготовителя, разработанной с учетом требований ОСТ 108.030.40-79, ОСТ 108.030.133-84 и ОП N 02ЦС-66 с обеспечением заданного проходного сечения. Контроль качества удаления грата должен осуществляться по ПК N 03ЦС-66.

6.1. Перед началом сварки следует контролировать:

состояние контактной поверхности токоподводящих губок стыковой машины;

качество подготовленных под сварку торцов, наружной и внутренней поверхности свариваемых труб;

тип и размер инструмента для удаления внутреннего грата, контрольного шара и наличие на них маркировки;

качество сборки труб в зажимах машины;

наличие положительных результатов экспресс-испытаний контрольных образцов;

правильность сборки свариваемых элементов труб в соответствии с чертежом на изделие.

6.2. В процессе сварки следует контролировать соблюдение заданного режима сварки визуально, измерением и с помощью контрольных приборов, имеющихся на стыкосварочной машине.

6.3. После сварки и удаления внутреннего и наружного грата приемочный контроль сварных соединений должен осуществляться визуальным осмотром и измерением, механическими испытаниями, металлографическими исследованиями, прогонкой контрольных шаров и гидравлическими испытаниями в соответствии с требованиями Правил Госгортехнадзора СССР, N ПК N 03ЦС-66 и ОП N 02ЦС-66.

Визуальным осмотром и измерением контролируется:

отсутствие подплавления, прологов, свищей;

полнота удаления внутреннего и наружного грата;

смещение и наползание кромок, излом осей сваренных труб;

отсутствие вмятин на наружной поверхности труб от зажимов стыковой машины, проскальзывание труб в зажимах;

отсутствие расслоений оставшейся части усиления стыка по линии сплавления для аустенитных сталей и композитных стыков аустенитной стали с перлитной;

величина перекоса стыка относительно оси трубы (не более 3°);

отсутствие местных вмятин и вздутий в зоне сварки.

6.4. Объем контроля и оценка качества сварных соединений должны проводиться в соответствии с Правилами Госгортехнадзора СССР, ПК N 03ЦС-66, ОП N 02ЦС-66, конструкторской и технологической документацией (Приложение 7 справочное).

6.5. Исправление выявленных дефектов должно производиться по ПТД с учетом требований ОП N 02ЦС-66 и ПК N 03ЦС-66.

6.6. При испытании на растяжение сварных соединений труб из аустенитных сталей в случае разрушения соединения по стыку при полностью удаленном грате подсчет площади сечения производить с уменьшением толщины стенки трубы на 1/3 допуска на смещение, но не более 0,3 мм.

7.1. Сварные соединения, выполненные сваркой оплавлением для всех указанных в настоящем руководящем документе сталей, термической обработки не требуют.

Допускается термическая обработка контактных стыков в составе узла по режиму термообработки данного узла.

7.2. Нагрев выше температуры эксплуатации и термическую обработку композитных сварных соединений труб из сталей аустенитного класса со сталями других структурных классов производить запрещается.

8.1. При проведении сварки оплавлением необходимо обеспечить соблюдение требований ГОСТ 12.3.003-86.

8.2. Размещение и хранение заготовок труб, подлежащих сварке оплавлением, должно осуществляться на стеллажах, обеспечивающих безопасную установку и съем заготовок при проведении работы в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.003-74.

8.3. Санитарно-гигиенические условия на участке сварки оплавлением в части требований к производственным помещениям, оборудованию, технологической оснастке, приспособлениям, отоплению, вентиляции и освещению должны удовлетворять требованиям "Санитарных правил при сварке, наплавке и резке металлов" и ГОСТ 12.1.005-88.

8.4. На участках сварки оплавлением запрещается применять и хранить огнеопасные и легковоспламеняющиеся вещества (ацетон, бензин, спирт и т.д.).

8.5. При проведении сварочных работ необходимо выполнять "Типовые правила пожарной безопасности для промышленных предприятий".

8.6. Для работы в помещении должно быть выделено лицо, ответственное за пожарную безопасность.

8.7. Электробезопасность работ должна обеспечиваться выполнением "Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" и ГОСТ 12.2.007.8-75. В соответствии с указанными правилами сварщики, работающие на стыковых машинах, должны быть аттестованы (не ниже II квалификационной группы) с выдачей удостоверения на допуск для работы на электроустановках напряжением до 1000 В.

8.8. Для защиты сварщика от брызг расплавленного металла необходимо пользоваться специальным защитным экраном (щитком), устанавливаемым до начала сварки на зажимы стыковой машины.

8.9. При удалении внутреннего грата и при прогонке контрольного шара должны быть приняты специальные меры, обеспечивающие безопасность сварщиков и окружающих (установка уловителей, экранов, ограждений).

8.10. Сварщики должны обеспечиваться соответствующей одеждой и обувью согласно ГОСТ 12.4.103-83, ГОСТ 12.4.010-75 и "Типовым отраслевым нормам бесплатной выдачи рабочим и служащим специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты".

8.11. При выполнении работ по сварке оплавлением труб следует руководствоваться действующими на предприятии инструкциями по мерам безопасности, разрабатываемыми соответствующими службами предприятия с учетом требований настоящего руководящего документа и утвержденными главным инженером предприятия.

В инструкциях должны быть подробно освещены меры безопасности при сборке труб в машине, сварке, удалении наружного и внутреннего грата и прогонке контрольного шара.

8.12. При сварке оплавлением контрольных образцов для экспресс-испытаний и сдачи продукции их размеры должны выбираться с учетом обеспечения требований безопасности при выполнении сборочных операций и удалении внутреннего и наружного грата.