Automatizované svařování v arktických mrazech

V roce 2001 hledala firma BP svařovací postup, který by mohl výrazně snížit náklady při stavbě plynovodů. Laserové a bodovací svařování tyto požadavky nesplňovaly a proto firma BP oslovila experty z průmyslu a z výzkumu za účelem řešení tohoto úkolu. Uznávaný odborník v oboru Stephen Blackman našel odpověď v použití zařízení TIME TWIN. Firmu BP tato myšlenka zaujala a postavila Cranfield před výzvu: během 18 měsíců vyvinout a připravit pro praktické testy mechanizované zařízení pro svařování potrubí. Požadavkem bylo, aby testy proběhly v zimě v arktických podmínkách.

TISÍCIKILOMETROVÝ PLYNOVOD
Tato žádost vyplynula z hlavního cíle projektu. Nový postup musí být vhodný pro použití při stavbě projektovaného dálkového plynovodu Aljaška – Chicago. Tato trasa je dlouhá 5.700 km a při předpokládaných nákladech 16 mld US$ to bude největší soukromě financovaný projekt v Severní Americe. Z důvodu přírodních podmínek, kdy je bažinatý terén Aljašky v létě nesjízdný, se musí většina stavebních prací provést v zimě při teplotách až do minus 50°C. Cranfieldská univerzita se k řešení tohoto úkolu spojila s několika průmyslovými partnery. Ukázalo se, že pouze Fronius a RMS Welding Systems (Kanada) byly schopny poskytnout nezbytné odborné znalosti a technologii. Fronius na tuto výzvu reagoval urychlením vývoje nového digitálního zařízení TIME TWIN a poskytl tyto svařovací zdroje pro přípravu projektu. Firma RMS Welding Systems dodala automat pro vedení hořáků po obvodu potrubí a provedla terénní testy.
Požadavky na zařízení pro svařování Aljašského plynovodu byly velmi striktní:

• Potrubí smí být pokládáno a tedy i svařováno jen v zimě, kdy je terén dostatečně tvrdý, aby udržel hmotnost stavebního zařízení a kdy sníh a led chrání tundru před poškozováním stavebními vozidly.
• Roury, dlouhé 24 m, musí být svařovány uvnitř zvláštního krytu. Tento ochranný stan je přepravován pásovým vozidlem takříkajíc od sváru ke sváru. Současně se přemísťuje kompletní svařovací zařízení včetně diesel-generátoru.
• Pro dosažení vysokých svařovacích rychlostí se svařování provádí jedním svařovacím systémem se dvěma svařovacími hlavami svisle shora dolů současně po obou stranách roury.
• Každá svařovací hlava nese dva tandemové svařovací hořáky, upevněné ve vzdálenosti 70 mm, takže se svařují dvě vrstvy současně. Tento dvojitý tandemový svařovací postup se dvěma páry oblouků umožňuje vysoké svařovací rychlosti - až 130 cm/min.
• Aljašský plynovod je projektován s použitím rour z materiálu X100. Tento vysokopevnostní materiál umožňuje vysoký provozní tlak při redukované tloušťce stěny.
• Potrubí bude mít průměr 1.321 mm a tloušťku stěny 22,9 mm.

POUŽITÁ TECHNIKA
Fronius vyvinul speciální tzv. Pipeline-verzi svařovacího zařízení, vyhovující specifickým požadavkům pro stavby potrubí a pro provoz za extrémně nízkých teplot. Jednalo se o svařovací zdroje TPS 4000 Thermo, svařovací databáze se speciálními programy, software pro sledování a záznam parametrů s interface Ethernet Can Open. Dále to byly podavače drátu VR 1500 Thermo, propojovací vedení 20 m, chladicí jednotky FK 9000 Thermo, chladicí kapalina s funkčností do - 50 °C, svařování hořáky TWIN Pipe a jednotky dálkového ovládání RCU 5000i, RCU 4000.
Běžné tandemové hořáky jsou určeny pro použití v robotizovaných aplikacích a byly by příliš robustní pro svařování potrubí – neumožňovaly by přístup při úzkém úkosu (3°- 6°), užívaném při mechanizovaném obvodovém svařování potrubí. Bylo nutno vyvinout nový lehký hořák s dlouhými kontaktními trubicemi, který by umožňoval dobrý přístup k materiálu při malém úkosu.

Nezkrácený článek včetně fotografií si můžete přečíst v prosincovém čísle 6/2003.

Autor

• Ing. Bobek Petr