Истории применения

Gulf Marine: на 35% большая производительность наплавки
 

Инновационные технологии сварки под флюсом помогли создать крупнейшее в мире свайное морское основание

Gulf Marine — возведение морского свайного основанияКак и многие другие производители, фирма Gulf Marine Fabricators стремится всегда пользоваться новейшими технологиями, которые помогли бы повысить производительность и качество сварки и тем самым увеличить прибыль компании. Однако в прошлом году это стремление превратилось в насущную необходимость, когда компания Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering подрядила фирму Corpus Christi на создание крупнейшего в мире свайного морского основания для буровой платформы ChevronTexaco.

На основе выбранной толщины материала и других факторов специалисты Gulf Marine пришли к выводу, что для сварки множества металлоконструкций этого проекта лучше всего подойдет традиционная сварка под слоем флюса.

Gulf Marine исходила из того, что в проекте такого масштаба даже небольшая прибавка производительности даст ощутимую выгоду. При этом производственный график компании был заполнен другими крупными заказами. Им пришлось начать поиск новых решений.

«Мы рассмотрели множество производителей сварочного оборудования и задали им много непростых вопросов, — говорит Джим Миллер, главный сварочный инженер компании. — Мы потратили больше года, чтобы проанализировать как можно больше деталей».
 
Gulf Marine FabricatorsПеред Gulf Marine была поставлена задача изготовить двенадцать 183-метровых стальных свай для вбивания в дно океана на атлантическом побережье Африки. В итоге инженеры компании-поставщика сварочного оборудования предложили использовать собственные инновационные технологии, которые позволили бы увеличить производительность наплавки на 30%. Однако в реальности результаты превзошли даже такие смелые ожидания, и поэтому Gulf Marine теперь планирует перевести все свое сварочное производство на такое же оборудование.

В начале 2004 года компания Lincoln Electric представила общественности 1000-амперную инверторную модульную сварочную систему Power Wave® AC/DC 1000 для одно- или многодуговой сварки под флюсом. Эта модель стала первой и единственной инверторной системой для сварки под флюсом на постоянном/переменном токе. После испытаний этой модели инженеры Gulf Marine приобрели 16 систем, став первой компанией, которая начала использовать эту технологию в крупных масштабах. 
 
Сварочный источник питания PowerWave AC/DC 1000Возможность плавной регулировки и многофункциональное ПО позволяют оператору с легкостью изменять форму волны сварочного тока при сварке под флюсом (SAW) и задавать любую частоту от нуля до 200 герц простым поворотом регулятора. В исполнении для многодуговой сварки доступно любое соотношение фаз между ведущей и замыкающей дугой, чтобы практически полностью исключить нежелательные отклонения дуги.

Амплитуда и длительность положительных и отрицательных циклов регулируется независимо, что позволяет более точно регулировать форму сварного шва, производительность наплавки, проплавление и тепловложение. Разработанная компанией Lincoln технология управления формой волны Nextweld на основе высокоточной регулирующей электроники позволяет настраивать параметры волны в соответствии с предстоящей задачей.

Традиционное оборудование для сварки под флюсом было способно вести сварку на постоянном или переменном токе с частотой 60 герц. Для смены рода или полярности тока было необходимо вручную изменить физическую конфигурацию оборудования с соответствующим простоем оборудования. Инверторные модели Power Wave, напротив, позволяют оперативно менять род тока, полярность и форму волны программными средствами, позволяя сварщику добиться оптимального профиля проплавления и производительности наплавки.
 
Оборудование для сварки под флюсомВ случае компании Gulf Marine, перед которой стояла беспрецедентная задача сварки километров металла толщиной от 5,7 до 9,6 см, инженеры выбрали вариант двухдуговой сварки. В данном конкретном случае обе дуги работают на переменном токе. Токоподводы установлены на механизированных сварочных постах с ходовыми балками с тремя сварочными головками каждая. На каждом посту велась сварка в трех точках одновременно. В всего было совершено около 40 проходов.

В отличие от традиционных систем инверторные системы Power Waves от Lincoln способны вести сварку на переменном токе с несбалансированной полярностью на каждой из двух дуг, и это позволило Gulf Marine обеспечить необходимую глубину проплавления и производительность наплавки.

Для того, чтобы помочь специалистам Gulf Marine подобрать правильные настройки, с ними тесно сотрудничали представители Lincoln. Они отрегулировали баланс, частоту и фазовое отношение между двумя дугами, чтобы обеспечить максимальную эффективность сварки.

Благодаря тандемной двухдуговой конфигурации на несбалансированном переменном токе Gulf Marine сразу же ощутила заметный рост производительности. Оптимизация также помогла сделать дугу более стабильной. Кроме того, более стабильная дуга позволила фирме повысить рабочую силу тока с 650 до 775 ампер. В итоге все эти изменения позволили увеличить производительность наплавки более чем на 35 процентов.
 
«Для проекта такого масштаба это просто невероятно. Само собой, теперь мы решили перевести на эту технологию все остальное производство. Power Wave AC/DC 1000 обеспечивает идеальный контроль дуги, а через пользовательский интерфейс можно легко изменить форму волны».

Сварка под флюсомКроме этого, компания Lincoln помогла проекту поставками сварочной проволоки Lincolnweld® LA-75. Эта проволока в сочетании с флюсом Lincolnweld 880M была специально отобрана для высокоскоростной сварки с высокой силой тока с обеспечением необходимых механических характеристик.

Наконец, переход от традиционных источников питания на инверторные системы позволил компании сократить расход электроэнергии на 10-15%.

Мониторинг производства

Power Wave использовались для сварки 720 секций около 3 метров в длину и 3,4 м в диаметре каждая. Вес каждой секции составлял 1000 тонн, а после сварки каждая свая из двенадцати секций весила 12 000 тонн — чуть больше, чем Эйфелева башня.
 
При работе с настолько большими изделиями малейшее увеличение производительности означает ощутимую выгоду. Для этого специалисты компании получили возможность контролировать со своих компьютеров множество параметров сварки, например, форму волны и настройки всех процедур сварки, с помощью программного пакета Production Monitoring®. Кроме того, он помогает отслеживать длительность горения дуги и производительность наплавки. Система даже может отправлять электронные письма с напоминанием сменить упаковку сварочной проволоки.

Высококачественные швыРуководители могут просматривать информацию о производительности каждой смены — что особенно оценили менеджеры Gulf Marine, которые гордятся эффективностью компании. Также они пользуются функциями рассылки уведомлений, настройки допусков тока и напряжения, мониторинга производительности и продолжительности включения дуг и текущих напряжения и силы тока. При необходимости данные можно сохранить для использования в будущем. Система даже может отправлять электронные письма с напоминанием сменить упаковку сварочной проволоки.

Отдел обслуживания использует систему мониторинга для контроля общей продолжительности включения каждого аппарата и планирования профилактического обслуживания. В случае неполадок встроенный инструмент диагностики поможет определить причину проблемы.

По словам Миллера, Power Wave AC/DC 1000 также отличается большой стабильностью и качеством сварки. Возможность точной настройки позволяет оптимально отрегулировать все параметры поджига дуги и сварки. В данном конкретном слуае сварка должна была соответствовать стандартам API RP 2X и AWSDI.1. По результатам ультразвукового анализа почти 7700 метров швов процент брака составил всего 0,042%.

Планы на будущее

Использование новой технологии Power Wave — это не единственная инновация Gulf Marine. Компания запатентовала новую конструкцию морских плавучих платформ под названием ячеистый спар. В отличие от традиционной единой конструкции спар, ячеистая конструкция состоит из групп более мелких цилиндров, для изготовления которых требуется меньше материала. 

Ячеистые корпусы спар состоят из семи длинных тонких цилиндров, сваренных из сотен небольших стальных пластин. Для работы с ними требуется широкое применение автоматизации сварки. При этом пары пластин 3х9,5 м свариваются стыковым соединением тандемной сваркой под флюсом на механизированной балке вдоль коротких сторон. После этого из получившихся изделий на листопрокатном валке изготавливают приблизительно 300 секций труб. 
 
Конструкция ячеистый спар для морских платформДля изготовления новых конструкций одинаково важны производительность, автоматизация и эффективность. Поэтому, как говорит старший мастер Gulf Marine Рамиро Кортез, компания планирует начать использовать Power Wave AC/DC 1000 для всех задач сварки под флюсом. 

«Это оборудование намного опережает конкурентов. Я уверен, что мы сможем намного увеличить производительность работы. Ячеистый спар и технологии Power Wave сделают нас еще более конкурентоспособными».

По словам Кортеза, прошлогодний переход на новое оборудование прошел без особых проблем. Операторы быстро освоились с новыми оборудованием и относительно легко научились им пользоваться.  

Он говорит: «Переходный период не оказал на нас никакого влияния. К нашему удивлению, на обучение ушло совсем немного времени. Технический персонал Lincoln оказал нам большую поддержку. Многие из них часто к нам возращались, пока мы не подобрали оптимальные настройки».

По словам Миллера, по мере замены оборудования и привыкания к новым системам он ожидает еще большего повышения производительности.

Как он говорит, «возможности новой технологии безграничны. Я с нетерпением жду, чего она нам принесет». 

Загрузить оригинал статьи

 Оригинал опубликован 11.08.05.

ПОКАЗАТЬ ВСЕ