Современные самоходные сварочные агрегаты для строительства трубопроводов.

передвижной сварочный агрегат TWM-180 TRYBERG

Самоходные сварочные агрегаты (или ошибочно называют передвижными сварочными агрегатамикак класс специальной техники были спроектированы для строительства магистральных, межпромысловых трубопроводов в условиях сложной пересеченной, болотистой или горной местности, где применение буксируемых или передвижных сварочных агрегатов экономически не оправдано по причинам:

- низкой эффективности - для перемещения требуется буксировщик,
- невысокой проходимости передвижных агрегатов на колесном шасси,
- недостаточной скорости перемещения агрегатов на полозьях.

Этих недостатков лишены самоходные сварочные агрегаты, которые обладают:

- высокой проходимостью за счет применения гусеничного шасси, в том числе и болотоходных шасси для слабонесущих грунтов, обводненных грунтов;
- высокой мобильностью - за счет собственного привода на движение, который обеспечивает самостоятельное перемещение сварочного агрегата на участке работ в широком диапазоном скоростей;
- автономностью;
- низкими эксплуатационными издержками.

Современные многопостовые сварочные агрегаты, оснащенные современными источниками сварочного тока для ручной сварки или автоматической сварки типа Lincoln Electric Idealarc DC400, Invertec V350 pro, Power Wave S350 и д.р. предназначены для проведения сварочных работ:

- ручная сварка покрытыми электродами с основным и целлюлозным типом покрытия;

- ручная сварка корневого шва и сварка заполняющих и облицовочных слоев порошковыми самозащитными проволоками;

- автоматическая сварка заполняющего и облицовочного слоев и т.п.

В 80-х и 90-х годах прошлого века самоходные сварочные агрегаты представляли собой смонтированные сварочные генераторы и отсеки для сварочных инверторов на шасси  сельскохозяйственных колесных или гусеничных тракторов, трелевочных тракторов.

Подобные сварочные агрегаты так же не лишены недостатков:

- шасси имело нехарактерные эксплуатационные нагрузки: например шасси трелевочного трактора или трактора сельскохозяйственного назначения рассчитаны на большее тяговое усилие - избыточное для сварочного агрегата, их вес почти вдвое превышал вес современных сварочных агрегатов, приближаясь к 20 т и выше, сельхоз трактора не имеют возможности, для оптимального размещения крановой установки грузоподъемностью 3 тонны и более;
- силовая установка трелевочных тракторов типа ТТ-4М не отвечала требуемым параметрам мощности и стабильности по току, что приводило к необходимости комплектовать сварочный агрегат на шасси трелевочного трактора АСТ или УЭТ дополнительной силовой установкой, это приводит к дополнительному до 25% удорожанию сварочного агрегата;
- имеют место высокие издержки на эксплуатацию и обслуживание сварочных агрегатов на шасси трелевочных тракторов, так как двигатель на движение и отдельный двигатель на генерацию тока, конструктивно различны, что приводит к удвоению номенклатуры расходных материалов и запасных частей, кроме того ресурс и надежность архаичных двигателей крайне низок;
- шасси сельскохозяйственных тракторов не имело возможности для транспортировки дополнительного оборудования, необходимого при строительстве трубопроводов;
- возникали сложности с размещением подъемного оборудования (кранов-манипуляторов) на неприспособленном для этого шасси. В середине 90-х годов четко обозначилась новая тенденция: конструкторы перешли к разработке универсальных самоходных сварочных агрегатов на оригинальных шасси, которые бы могли сочетать как генерацию тока для сварочных работ, так и осуществлять вспомогательные операции: перемещение, подъем различного оборудования и сварочных палаток, транспортировка оборудования для нагрева кромок труб (газобаллонного оборудования или аппаратов индукционного нагрева кромок труб).

Работа по усовершенствованию конструкции самоходных сварочных агрегатов на протяжении 15-20 лет привела к следующим основным тенденциям:

1. Конструкция современного самоходного сварочного агрегата представляет собой универсальный модуль (платформу), обычно на гусеничном ходу.

современный самоходный сварочный агрегат

2. Современные сварочные агрегаты с одним двигателем (единой силовой установкой) комплектуются дизельными двигателями CUMMINS, смонтированными на отдельном подрамнике совместно с генератором и гидравлическим насосом хода, подобная компоновка устраняет скачки напряжения от нагрузки, что позволяет получать стабильное высокое качество сварного шва на трубе..

3. Вместо механической трансмиссии, современные сварочные агрегаты оснащены гидравлическим приводом с открытым контуром (по типу привода гусеничного экскаватора) - недорогим, надежным и с высоким ресурсом.

4. Модульная компоновка позволяет комплектовать самоходный сварочный агрегат в зависимости от предпочтения заказчика. Например, в зависимости от того, как будет эксплуатироваться установка - расположение управления крана-манипулятора можно заказать слева или справа. Изменить расположение двигателя, топливного бака, отсеков для инверторов и т.п. Обычно шасси сварочного агрегата обладает возможностью установки и подключения печи для сушки электродов, пневматического компрессора для питания пневматического инструмента (например для современных самоходных пневматических центраторов), рампы для газовых баллонов и т.п.

5. Ввиду применения более тяжелых сварочных палаток, наблюдается рост  грузового момента (грузоподъемности) и увеличения вылета стрелы устанавливаемых кранов-манипуляторов. Практически вышли из применения раскладные манипуляторы грузоподъемностью 2-2,5 тонны. Наибольшее применение нашли манипуляторы телескопические (вылет стрелы 6-8 метром) с тросовой подвеской крюка и лебедкой грузоподъемностью 3 тонны, практика показывает, что они наиболее удобны при зимней эксплуатации и позволяют применять парк существующих ныне сварочных палаток, в том числе тяжелых. Можно отметить, последние годы встречаются комплектации сварочных агрегатов кранами-манипуляторами грузоподъемностью 5 и даже 8 тонн, оснащенные аутригерами для дополнительной устойчивости.

современный сварочный агрегат TWM-180

Характерная комплектация для современного сварочного агрегата:

- единая силовая установка для движения и генерации тока - дизельный двигатель с турбонаддувом обладающий высоким ресурсом наработки, около 30000 моточасов до капитального ремонта;
- генератор 80-100 кWt для питания  2 - 4  постов сварочного оборудования предназначенных для ручной сварки или полуавтоматической сварки самозащитными проволоками;
- телескопическая крановая установка повышенной грузоподъемности (3 тонны) и высоким грузовым моментом для подъема и перемещения тяжелых сварочных палаток, центраторов;
- воздушный компрессор, для питания пневматического оборудования (например, внутренних самоходных пневматических центраторов) - обычно комплектуется один  сварочный агрегат в бригаде из 4-6 установок;
- оборудование для индукционного нагрева кромок трубы или газобаллонное оборудование (в зависимости от применяемой технологии разогрева кромок под сварку);
- кабина оператора, укомплектованная для соответствующих климатических районов.

Современные самоходные сварочные агрегаты так же имеют возможность для транспортировки различного оборудования: сварочных палаток, газовых баллонов, индукционных нагревателей кромок трубы, и т.п.

Современные самоходные сварочные агрегаты можно условно разделить по следующим классам:

По количеству сварочных постов:
- двухпостовые;
- четырехпостовые (получили наибольшее распространение);
- 6 и более постовые.

компоновка инверторов типа DC-400 в отсеках

Как правило установки с одним сварочным постом практически не встречаются из-за своей низкой производительности, установки более чем с 4 постами тоже достаточно редки, поскольку более 4-х сварщиков достаточно трудно разместить в одной сварочной палатке. Поэтому на сегодняшний день более 70% самоходных сварочных агрегатов это двух и четырех постовые агрегаты.

По грузоподъемному оборудованию:

- с телескопическими кранами манипуляторами грузоподъемностью 2,5 - 3,2 тонны;
- с Z-образными складными манипуляторами от 1,5 до 3 тонн;
- с крановыми установками 3,5-5 тонн грузоподъемностью (с дополнительным обеспечением устойчивости посредством аутригеров).

По применению:

- стандартные (линейные) самоходные сварочные агрегаты;
- узкоспециализированные самоходные сварочные агрегаты (например, горные сварочные агрегаты, болотоходные сварочные агрегаты).

Горные сварочные агрегаты, как и следует из их названия, предназначены для использования в горной местности на склонах 40 - 45 градусов. Они имеют сниженный центр тяжести, что препятствует их опрокидыванию. Эффективно работают на высотах до 3500 метров над уровнем моря.
Болотоходные самоходные сварочные агрегаты (например тип TWM-180LGP), по сравнению со стандартными самоходными сварочными агрегатами,  имеют расширенную колею и башмаки шириной 800 мм и более. Обладают низким удельным давлением на грунт. Предназначены для эксплуатации на слабонесущих, обводненных грунтах.

По итогам первого десятилетия XXI века можно сделать вывод:

- Наибольшее распространение получили самоходные сварочные агрегаты с двух и четырех постовой компоновкой сварочных инверторов и телескопическими полноповоротными кранами грузоподъемностью до 3 тонн, с тросовой подвеской крюка и лебедкой.
- Практика применения показала, что телескопические краны-манипуляторы с  тросовой подвеской крюка наиболее удобны для работы, как со сварочными палатками, с центраторами, так и со сварочным оборудованием.
- Прослеживается дальнейшая тенденция к росту грузоподъемности крановых манипуляторов от 2,5 до 3,2 тонн, поскольку сохраняется тенденция увеличения массы сварочных палаток и дополнительного сварочного оборудования.

            Конструкторы-машиностроители идут по пути использования удачной платформы современных самоходных сварочных агрегатов для других работ. Например, немецкие инженеры на базе шасси сварочного агрегата создали ряд вспомогательных машин: гусеничный труботранспортер может транспортировать до 2-х труб среднего диаметра. Шасси сварочного агрегата применяется для создания гусеничных самосвалов, гусеничных транспортных платформ для транспортировки грузов при строительстве нефте-газопроводов в условиях бездорожья.

Подведем итог развития самоходных сварочных агрегатов за полтора десятилетия:

- Сокращение стоимости сварочного агрегата и сокращение вдвое расходов на содержание и техническое обслуживание сварочных агрегатов за счет применения одного двигателя (единой силовой установки) на движение агрегата и генерацию тока;
- Высокая производительность, благодаря применению 2-х или 4-х сварочных постов одновременно;
- Топливная экономичность, расход топлива в пределах 206 (грамм/кВт час), что составляет до 22% экономии по сравнению с морально и технически устаревшими двухдвигательными  сварочными агрегатами на шасси трелевочных, сельскохозяйственных или промышленных тракторов;
- Крановая установка с высоким грузовым моментом для работы с тяжелыми сварочными палатками с вылетом стрелы до 7-8 метров;
- Высокая тяговооруженность: способность преодолевать уклон +25 градусов (уклон до 40 – 45 градусов для самоходных сварочных агрегатов в горном исполнении);
- обеспечивает стабильные параметры тока за счет применения гидравлической муфты между двигателем и генератором (отсутствия жесткой связи ДВС-генератор, что позволяет избегать скачков напряжения и достигать высокого качества сварного соединения;
- простое управление, несложное техническое обслуживание;
- Высокая надежность за счет применения узлов и комплектующих известных мировых производителей;

современные сварочные агрегаты транспортируются 2 шт на одной платформе или трале
- малый вес (10 - 12 тонн) и небольшие габариты (соответствующие разрешенным для транспортировке по дорогам общего пользования) облегчают и удешевляют транспортировку современных самоходных сварочных агрегатов: на 11-метровый трал или на ж/д платформу, помещается 2 современных самоходных сварочных агрегата (типа TRYBERG TWM-180), погрузка/разгрузка самоходного сварочного агрегата производится своим ходом или краном грузоподъемностью от 14 тонн.

самоходный четырех постовый сварочный агрегат TWM-180

Итак общая тенденция развития современных самоходных сварочных агрегатов - применение гидравлического привода, единой силовой установки, КМУ с высоким грузовым моментом с телескопической, реже с локтевой стрелой, грузоподъемностью достаточной для работы с современными "тяжелыми" сварочными палатками. Тенденция уменьшение размеров, за счет отказа от негабаритных отсеков под сварочное оборудование, что положительно сказывается на уменьшении массы и габаритов, облегчает оперативную транспортировку современных самоходных сварочных агрегатов.

Ефременков Д.В. 2012 год