Особливості зварювальних робіт на діючих газопроводах

Abstract

Описано технологічні особливості зварювальних робіт на газопроводах під тиском газу. В рамках теорії теплопровідності при зварюванні сформульовано вихідні положення для постановки крайової задачі. Зварювальна дуга моделюється як розподілене джерело тепла з коефіцієнтом зосередженості k і плямою нагріву dн. Наведено залежність параметрів дуги від зварювального струму. Описано порядок розрахунку коефіцієнта теплообміну на внутрішній поверхні труби за наявності в ній потоку газу, наведено теплофізичні дані газу. Побудовано математичну модель зварювання кругового шва на трубі. Наведено аналітичний розв’язок задачі. Виведено співвідношення розподілу теплової потужності дуги при зварюванні кутових швів. На прикладі розрахунку температурних полів при зварюванні кругових швів, відмічено асиметрію процесу поширення тепла в ділянці металу усередині кругового шва і за його межами. Максимуми температур на внутрішній поверхні труб послідовно зміщуються в сторону центру обертання. Процес нагрівання внутрішньої поверхні труби в зоні зварювання продовжується і після завершення кругового шва. Відзначено охолоджувальну дію потоку газу на формування температурного поля. Намічено шляхи удосконалення математичної моделі для розрахунку процесів розподілу тепла при зварюванні кругових швів.

The technical specifications are described while conducting the welding works on gas-pipelines under gas pressure. In accordance with the theory of welding heat conduction the assumptions for boundary-value task setting is formulated. The welding arc is modeled as a distributed heat source with concentration coefficient k and heating spot dн. The dependence of arc parameters from the welding current is shown. The calculation of heat transfer coefficient on the inner surface of the pipe with the gas flow is also described; the thermo-physical gas data are presented. A mathematical model of circular welding seam on the pipe is developed. The analytical solution to the problem is offered. The correlation of arc heat capacity distribution under fillet welts welding is calculated. By the example of the temperature fields calculation under circular joints welding, some asymmetry of the heat distribution process in the metal area inside the circular weld and beyond is detected. Temperatures maximum on the inner surface of the pipe is consistently shifted towards the center of rotation. The heating process on inner surface of pipes within the welding zone continues after the circular seam process is over. Cooling effect of the gas flow on the temperature field formation is observed. Some ways to improve the mathematical model of distributed heat of circular welding seam on the pipe are suggested.