Введение
Проведение сварочных работ при аварийных ремонтах теплотрасс, водоводов, стальных колодцев, стальных резервуаров для систем пожаротушения довольно часто приходится производить в зимнее время года и в условиях Крайнего Севера. Влияние отрицательных температур, частых снегопадов, сопровождаемых сильными ветрами, при устранении аварийных ситуаций — явление обычное. Останавливать сварочные работы в аварийных ситуациях просто нельзя. Подготовленные под сварку поверхности также нельзя оставлять без внимания даже на короткое время. Укрытия, которые в таких условиях можно быстро развернуть, не могут гарантированно защитить подготовленное для сварки место. Также не всегда представляется возможным уберечь основание и место сборки от осадков при использовании грузоподъёмной техники. Даже небольшое количество дождя или снега, попадающее под листы днища ремонтируемого колодца или резервуара, отрицательно влияет на качество сварного соединения. При проведении ремонтно-сварочных работ очень важно полное исключение влияния влаги на сварочный процесс. В сварочной дуге водяной пар разлагается на кислород и водород. При этом последний наиболее активно вступает в реакцию со сталью. Это крайне отрицательно влияет на качество сварного соединения [1–8], а практически приводит к браку. По этой причине предусматривается тщательная просушка мест сварки [9]. В реальных ситуациях полностью удалить влагу методом прогрева из-под листов, подготовленных под сварку, практически невозможно.
В настоящей статье авторы описывают технологию исключения влияния влаги на сварочный процесс при проведении аварийно-ремонтных сварочных работ в зимнее время и в условиях Крайнего Севера. Сущность метода защиты подготовленных для сварки мест заключается в использовании портландцемента в качестве адсорбента влаги с основания, на котором производится сварка. Для изучения и отработки такой методики нашей группой были проведены нижеописанные эксперименты.
Опыт №1
На искусственно подготовленный слой грунта насыпался слой снега высотой до 5 мм и сметался щёткой. После этого слой оставался толщиной не более 0,5 мм — такого достаточно для образования водяных паров. Сверху укладывались подготовленные для сварки образцы (стальные листы толщиной 8 мм из стали марки 09Г2С) и на расстоянии 200 мм в стороны место для сварки прогревалось пропановой горелкой до температуры +150°C, затем проводилась сварка образцов.
По результатам проведённого визуально измерительного контроля (ВИК) сварной шов имел множество пор и был непригоден к эксплуатации (фото 1).
Причиной дефектов является образование водяных паров, выделяющихся из-под образца, которые попадали в сварочную дугу.
Опыт №2
На вновь нанесённый слой снега высотой до 5 мм и сметённый до остаточного слоя не более 0,5 мм насыпался слой портландцемента высотой 1,0–1,5 мм с отступлением от места сварки на 150 мм в стороны. Последнее исключало попадание отдельных мельчайших частиц в сварочную ванну. Укладывались подготовленные для сварки образцы. Следует заметить, что технология сварки листов днища встык обязательно предусматривает использование подкладных пластин. В данной ситуации это также создаёт дополнительную защиту сварочной ванны.
На расстоянии 200 мм в стороны от подготовленного для сварки места производился прогрев пропановой горелкой до температуры +150°C. После этого образцы сваривали.
Испытания проходили при отрицательных температурах от −17 до −25°C. При этом применялись инвентарные палатки (укрытия от ветра и осадков).
Портландцемент — вещество гигроскопичное, а при соединении с влагой начинается химическая реакция гидрации, которая надёжно перехватывает остатки влаги, выделяемые из под листов при сварке. Портландцемент по своим физическим свойствам как нельзя лучше подходит для таких целей. Отметим, что наиболее целесообразно применение цементов низких марок (М-100, М-200). Дело в том, что в цементы высоких марок для увеличения срока хранения добавляют вещества, которые снижают способность цементов адсорбировать водяные пары.
По результатам визуального измерительного контроля (ВИК) сварной шов был пригоден к эксплуатации (фото 2). Также хорошее качество сварного шва было подтверждено методом вакуумирования, которое проводились в отапливаемом помещении при температуре +17°C.
Иные испытания при сварке листов днища ГОСТом и СНиПом не предусматриваются.
Использование портландцементов в качестве вещества, адсорбирующего воду для обеспечения качества сварочных работ, в соответствующей литературе [1–9] не встречается. Проведённые опыты показали, что применение такого способа гарантированно исключает влияние влаги на сварочный процесс. Этот метод особенно актуален при монтаже днищ вертикальных стальных резервуаров пожарного назначения в условиях Крайнего Севера.
Вывод
Нанесение цементного покрытия поверх гидрофобного слоя перед раскладкой стальных листов для монтажа днищ резервуаров в условиях Крайнего Севера целесообразно в связи с часто меняющимися погодными условиями. Предлагаемая технология весьма результативна.
