Курсач Садриддинов. Дипломный проект тема работы разработка технологии сварки и контроль качества
 Скачать 0.73 Mb.
|
|
Раздел «Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки» содержит определения, необходимые для уточнения или установления терминов, используемых в ВКР, перечень условных обозначений, символов, сокращений, применяемых в выпускной работе, содержит перечень стандартов, на которые в тексте даются ссылки. В разделе «Обзор литературы» представлен краткий обзор информация о современном состоянии решаемой задачи. В разделе «Объект и методы исследования» представлено общее описание изделия «Резервуар вертикальный стальной РВС-5000», также сформулирована задача представленной выпускной квалификационной работы. В разделе «Расчет и аналитика» описаны предложенные технические решения по сварке вертикальных стальных резервуаров, оборудования, материалов, требования техники безопасности при проведении работ, требования к персоналу, последовательность работ при контроле качества. В разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» осуществлен расчет себестоимости изготовления резервуара вертикального стального РВС-5000. В заключительном разделе «Социальная ответственность» произведено обоснование мер социальной ответственности предлагаемой технологии сварки и контроля качества резервуара вертикального стального РВС-5000. В заключении кратко отображен анализ результатов разработки предлагаемой технологии изготовления резервуара вертикального стального РВС-5000. Оглавление
Введение При производстве резервуаров для хранения нефти сварка занимает основное место в технологическом процессе. Повышения качества и производительности при изготовлении сварных конструкций можно достичь в результате роста уровня механизации сварочных работ [1]. Применяемая в настоящее время технология сборки и сварки резервуаров имеет низкий уровень механизации сборочно-сварочных операций, а также высокую степень использования ручного труда, что в конечном итоге проявляется невысокой производительностью труда, дополнительными затратами, связанными с обеспечением должного уровня качества конструкции, и, что немаловажно, тяжелыми условиями труда работников предприятия. В современных экономических условиях для успешной конкурентной борьбы любому предприятию необходимо, с одной стороны, снижать затраты на производство продукции, а с другой – обеспечивать ее высокое качество, соответствующее предъявляемым потребителями требованиям [1]. Для достижения этих целей при выполнении дипломного проекта в технологию производства изделия введены элементы механизации сборочно- сварочных операций. Для этого было приобретено вспомогательное оборудование, позволяющее механизировать самые трудоемкие и тяжелые сборочные операции, а также выбрано оборудование для полуавтоматической сварки элементов резервуара. На этапе контроля резервуара предлагается заменить метод вакуумного контроля на капиллярный контроля с разработкой технологических карт. Цель работы – разработка технологии сварки и контроль качества резервуара вертикального стального РВС-5000. Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки В настоящей работе использованы ссылки на следующие стандарты: а) ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия». б) РД 03-606-03 Инструкция по визуально измерительному контролю. в) РД 19.100.00-КТН-001-10 «Неразрушающий контроль сварных соединений при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов». г) РД 23.020.00-КТН-296-07 «Руководство по оценке технического состояния резервуаров». д) РД-25.160.10-КТН-050-06 «Инструкция по технологии сварки при строительстве и ремонте стальных вертикальных резервуаров». е) РД 102-011-89 «Охрана труда. Организационно-методические документы». ж) ПБ 03-576-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». з) ПБ 03-605-03 «Правила устройства вертикальных цилиндрических и стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов». и) СНиП II-23-81* Стальные конструкции. В настоящей работе приняты следующие обозначения и сокращения: ВИК – визуальный и измерительный контроль; ИТР – инженерно-технический работник; НТД – нормативно-техническая документация; ОТС – оценка технического состояния; ОШЗ – околошовная зона; ПВК – капиллярный контроль; ПВТ – течеискание; ПДК – предельно-допустимая концентрация; ПДУ – предельно-допустимый уровень; ПЭП – контактный пьезоэлектрический преобразователь; РК – радиографический контроль; РВСП – резервуар вертикальный стальной с понтоном; СИЗ – средства индивидуальной защиты. Обзор литературы Вертикальные цилиндрические резервуары в отношении расхода стали занимают второе место в общем балансе стальных строительных конструкций (на первом месте находятся промышленные здания). Резервуары такой формы имеют вместимость от 100 до 200 000 м3 и даже более. Резервуары в зависимости от величины внутреннего давления подразделяются на: резервуары без давления (с понтоном или плавающей крышей); резервуары низкого давления, предназначенные для хранения нефтепродуктов под избыточным давлением до 200 мм вод. ст.; резервуары повышенного давления - для хранения нефтепродуктов под избыточным давлением до 7000 мм вод. ст. Расчетная величина вакуума различна, но не превышает 1/10 от наибольшего избыточного давления (кроме резервуаров с избыточным давлением 200 мм вод. ст., для которых величина вакуума принимается равной 25 мм вод. ст.). В зависимости от объема и места расположения резервуары подразделяются на три класса [3]: класс I – особо опасные резервуары: объемом 10000 м3 и более, а также резервуары объемом 5000 м3 и более, расположенные непосредственно по берегам рек, крупных водоемов и в черте городской застройки; класс II – резервуары повышенной опасности: объемом от 5000 до 10000 м3; класс III – опасные резервуары: объемом от 100 до 5000 м3. Для вертикальных цилиндрических резервуаров характерна большая длина сварных швов. Поскольку сварочные работы являются здесь основными, то они и определяют технологию монтажа конструкции резервуара. Применяемые в настоящее время методы сооружения резервуаров возникли в результате поисков оптимальной технологии сварочных работ. Наиболее широкое распространение в большинстве стран получили два метода возведения резервуаров (названия этих методов связаны со способом установки металлических листов в боковые поверхности): метод наращивания поясов и метод подращивания поясов. Кроме того, в России, Польше, Румынии и Болгарии применяют также рулонный метод, позволяющий доставлять на строительство сваренные и свернутые в рулон стенки и днища резервуаров. Каждый из этих методов имеет свои разновидности, характерные для отдельных стран или строительных организаций. Метод наращивания поясов особенно пригоден при полной автоматизации сварочных работ, однако он применяется также при ручной сварке корпуса резервуара. Сборка стенки резервуара из отдельных металлических листов происходит на высоте. Сварочные работы защищают от атмосферных воздействий только при выполнении автоматической сварки [4]. Этот метод используют для сооружения резервуаров любой вместимости, в основном для резервуаров с плавающими крышами. При применении метода наращивания для монтажа резервуаров с неподвижными крышами возникает необходимость выполнения конструкции крыши на значительной высоте. Это особенно сложно при сооружении резервуаров большой вместимости, а, следовательно, и большого диаметра. Метод подращивания поясов требует одноразовых капиталовложений на закупку специального оборудования для подъема конструкции крыши и верхних поясов стенки. Достоинством этого метода является возможность монтажа целой конструкции покрытия и стенки резервуара на уровне земли. Однако сварочные работы выполняются здесь ручным или, в лучшем случае, полуавтоматическим способом при отсутствии защиты от атмосферных воздействий. Этот метод практически пригоден для сооружения резервуаров любой вместимости. Рулонный метод позволяет перенести в заводские условия основной объем сварочных работ, связанных с изготовлением стенки и днища резервуара. На строительной площадке выполняется только вертикальный монтажный стык стенки, а также стык по контуру, соединяющий стенку с днищем. Во время транспортировки стенку и днище резервуара следует свернуть в рулон, диаметр которого должен соответствовать грузовому габариту; это ограничивает применение данного метода, так как в рулоны могут быть свернуты листы с максимальной толщиной 16 мм. Рулонным методом, поэтому сооружаются резервуары вместимостью до 15 000 м3. Правда, в Росси данный метод применяют для монтажа резервуаров вместимостью до 50000 м3, но это требует сооружения стенок из двух слоев металлических листов, что создает дополнительные серьезные трудности изготовления [5]. Сварка резервуарных конструкций выполняется автоматической и полуавтоматической сваркой под флюсом, механизированной сваркой в среде защитных газов, ручной дуговой сваркой и др. Оболочка вертикальных резервуаров состоит из отдельных металлических листов, соединения которых должны быть прочными и непроницаемыми для жидкостей и газов. Кроме вертикальных цилиндрических резервуаров, широко применяемых на базах долговременного хранения, на базовых и расходных складах горючего и складах химических продуктов, а также на складах, используемых для хранения воды, существуют горизонтальные цилиндрические резервуары. Вертикальные и горизонтальные цилиндрические резервуары имеют плоское, коническое или сфероидальное днище. Для продуктов, хранящихся при значительном избыточном давлении, например сжиженных газов, сооружают шаровые резервуары [6]. Вертикальные стальные резервуары, предназначенные для хранения жидкостей, представляют собой вертикально стоящие цилиндры, ограниченные снизу днищем, а сверху кровлей, стационарной или плавающей крышей (крышей, плавающей на поверхности хранимого продукта). Днище вертикального резервуара, лежащее на уплотненной песчаной подушке, под влиянием нагрузки от жидкости, испытывает сравнительно небольшие напряжения. Толщина днища принимается исходя из условий технологии монтажно-сварочных работ, обеспечения долговечности резервуара и антикоррозионной стойкости металла, из которого он изготовлен. Расход металла (отнесенный к 1 м3 полезной емкости резервуара) на изготовление вертикальных цилиндрических резервуаров низкого давления является наименьшим сравнительно с его расходом на изготовление резервуаров другой формы. Объект и методы исследования Объектом исследования является разработка технологии сварки и контроль качества резервуара вертикального стального РВС-5000. Изготавливаемое изделие – резервуар вертикальный стальной объемом 5000 м3. Резервуар представляет собой стальную вертикальную цилиндрическую емкость, установленную на кольцевом железобетонном фундаменте, смонтированным методом рулонирования. В качестве основного материала для его изготовления используется сталь марки 09Г2С, лестницы и ограждения изготавливаются из стали Ст3сп. Задачей выпускной квалификационной работы является – разработка технологии сварки и контроль качества резервуара вертикального стального РВС-5000, расчёт режимов сварки и выбор необходимого сварочного оборудования, техническое нормирование операций, определение потребного состава всех необходимых элементов производства, расчёт и конструирование оснастки, планировка монтажной площадки, экономический расчет предложенного варианта изготовления и обоснование мер социальной ответственности разработанного производства. Все вышеперечисленные разработки должны обеспечить качественный процесс изготовления изделия при оптимальном уровне механизации и автоматизации производства. Расчет и аналитика Теоретический анализ Выбор способа сварки и сварочных материалов Изготавливаемое изделие – резервуар вертикальный стальной. Диаметр резервуара 20920 мм, высота стенки 14900 мм, общая высота с учётом конической крыши 16200 мм. Днище резервуара собирается из двух рулонируемых полотнищ. По периметру днища располагаются 12 кольцевых окраек толщиной 10 мм. Общий диаметр вместе с кольцевыми окрайками 21020 мм. Стенка резервуара состоит из двух полотнищ, изготовленных на заводе и свёрнутых в рулоны для транспортировки на площадку строительства. Монтажные стыки стенки выполняются совмещёнными встык. По степени ответственности (опасности) резервуар объёмом 5000 м3 относится к классу II – резервуары повышенной опасности. Покрытие резервуара коническое с уклоном распорной конструкции, собирается из 20 щитов, опирающихся на стенку резервуара и центральное кольцо. Между собой щиты соединяются путём сварки внахлёст. Окрайки, стенка, центральная часть днища, крыша выполнены из стали 09Г2С, лестницы и ограждения из Ст3сп5. Химический состав и механические свойства сталей приведены в таблицах 1 и 2 соответственно [7]: Таблица 1 – Химический состав стали 09Г2С по ГОСТ 19282-89 [7]
Таблица 2 – Механические свойства стали 09Г2С по ГОСТ 19282-89 [7]
Рассматриваемая сталь обладает хорошей свариваемостью. Сталь Ст3сп обыкновенного качества, спокойная. Из неё изготавливаются несущие и не несущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Механические свойства, химический состав стали представлены в таблице 3 и 4 соответственно [7]. Таблица 3 – Химический состав стали Ст3сп [7]
Таблица 4 – Механические свойства стали Ст3сп [7]
Качество основного материала должно удовлетворять техническим условиям, которые указываются в сертификате, идущим вместе с партией металла. В нём указывается марка, и химический состав стали, наименование завода изготовителя, результаты всех испытаний, предусмотренных ГОСТами на сталь [8]. Способ сварки при разработке технологии изготовления следует выбирать таким образом, чтобы он удовлетворял всем требованиям, установленным исходными данными. Если возможно использовать несколько способов, то окончательный выбор производиться по результатам экономической оценки (минимальные затраты или максимальная производительность при требуемом качестве). Для этих видов сталей рекомендуются следующие способы сварки [9]: а) механизированная и автоматическая сварка в защитных газах; б) в азоте электродной проволокой диаметром 0,8…2,0 мм; в) автоматическая дуговая сварка под флюсом электродной проволокой диаметром 1,6…5,0 мм; г) электрошлаковая сварка проволочными, пластинчатыми и комбинированными электродами. Выбираем сварку в среде двуокиси углерода (СО2) плавящимся электродом. Этот способ сварки характеризуется следующими факторами [9]: а) имеется возможность вести механизированную и автоматическую сварку, а так как в изготавливаемом изделии есть сварные швы протяженностью больше 1 м, то возможность использования автоматической сварки очень важна; б) высокая производительность; в) высокие механические свойства сварных соединений; г) меньшая склонность к образованию горячих трещин; д) значительное уменьшение сварочных брызг и сокращение затрат на зачистку изделия; е) меньшая себестоимость сварочных работ. При сварке в защитных газах электродная проволока является единственным материалом, через который можно в достаточно широких пределах изменять состав и свойства металла шва. Состав металла шва выбирают близким к составу основного металла, при этом необходимые свойства металла получают за счёт сварочной проволоки. Сварку ведут проволокой с повышенным содержанием элементов – раскислителей. Выбираем проволоку Св-08Г2С-О ГОСТ 2246-70 [10]. Поволока по ГОСТ 2246-70 выпускается диаметром от 0,3 до 12 мм. Она поставляется в мотках, упакованных в парафинированную бумагу или полиэтилен. К каждому мотку прикреплена бирка с названием завода-изготовителя, марка, диаметр, ГОСТ. На рабочее место проволока подаётся в кассетах, намотанных на специальных станках. Химический состав проволоки, и механические свойства металла шва приведены в таблице 5 и 6 [10]. Таблица 5 – Химический состав проволоки [10]
Таблица 6 – Механические свойства металла шва [11]
Все сварочные материалы должны соответствовать требованиям стандартов и технических условий, иметь сертификаты предприятия изготовителя и храниться в отапливаемом помещении при температуре не ниже плюс 15 ºС, рассортированными по маркам. При этом в обязательном порядке службой сварки монтажной организации должен быть выполнен входной контроль поступающих сварочных материалов с обязательным испытанием на ударный изгиб при отрицательной температуре [11]. Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин и расслоений. На поверхности не допускается наличие технологических смазок, за исключением следов мыльной смазки без графита и серы. На каждый упакованный моток крепят ярлык, на котором указывают наименование завода изготовителя, условное обозначение проволоки, клеймо ОТК, номер партии. Транспортная маркировка по ГОСТ 14192-77. Каждая партия должна сопровождаться сертификатом, удостоверяющим соответствие проволоки требованиям данного стандарта. Проволока зарубежного производства должна удовлетворять требования международных стандартов ISO9001, NCA3800, ANSI/AWS A5.01, JIS Z 9902, API 650, а программа системы качества одобрена организациями ASME, ABS и VdTUV. Перед применением сварочную проволоку следует очищать от грязи, ржавчины, следов технологической и консервирующей смазки. Очистку производить при перемотке и укладке в кассеты сварочного полуавтомата. Упаковка и маркировка проволоки должны соответствовать требованиям ГОСТ 2246-70. Каждая партия проволоки должна иметь сертификат изготовителя. На мотках проволоки должны быть заводские бирки. Применение проволоки, не имеющей сертификата завода-изготовителя или маркировки на мотках, разрешается только после проведения химического анализа проволоки и установления ее марки. Для защиты сварочной дуги и сварочной ванны используется СО2 высшего сорта по ГОСТ 8050-85, двуокись углерода газообразная и жидкая. Физико-химические показатели СО2 высшего сорта по ГОСТ 8050-85 представлены в таблице 7. Таблица 7 – Физико-химические показатели СО2 высшего [12]
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||