проектирование цистерны. Электродуговой вид сварка разными способами
Скачать 124.41 Kb.
|
600° С. |
Вместимость бака л. | Максимальное давление ат. | Расход сжатого воздуха куб.м/мин. | Вес кг. | Габариты | Абразивные материалы |
300 | 12 | 3,5 - 15 | 156 | 1880 х 1000 х 730 | Сухие сыпучие абразивы фракцией до 3,5 мм |
. Разметка/Наметка. Разметка листов выполняется на зачищенном металле. Используются при этом разметочные инструменты такие как: чертилка, кернер, зубило, линейка, рулетка, мел и маркерили шаблоны.
. Резка. Резка листов исполняется на гильотинными ножницами. Рабочая длинна гильотинных ножниц должна быть не меньше 3000 мм и минимальная толщина метала разрезаемая данным оборудованием должна составлять не менее 10 мм.
Для данной операции можно использовать гильотинные гидравлические ножницы 12х3200, YangLi.
Таблица № 2 Технические характеристики.
Толщина материала мм. | Длинна материала мм. | Задний упор мм. | Угол реза град. | Глубина зева мм. | Мощность двигателя кВт. | Габариты | Вес нетто |
12 | 3200 | 20-800 | 2. | 300 | 18,5 | 4000Х2100Х1940 | 11500 |
. Гибка. Гибка металла происходит с помощью листогибов (гидравлический, c электроприводом) или при помощи гибочного пресса. Рабочая длинна гибочного оборудования должна быть аналогичной гильотинным ножницам т.е. не менее 3000 мм.
На данную операцию модно использовать гибочный пресс MetalMaster HPJ 3280
Таблица № 3 Технические характеристики.
Рабочая длинна мм. | Рабочее усилие тонн | Глубина подачи |
1600 - 3200 | 40 - 160 | неограниченна |
. Обоснование выбора способа сварки
Характерные для сталей теплофизические свойства определяют некоторые особенности их сварки. Пониженный коэффициент теплопроводности при равных условиях значительно изменяет распределение температур в шве и около шовной зоне. В результате, одинаковые изотермы в высоколегированных сталях более развиты, чем в углеродистых. Это увеличивает глубину проплавления основного металла, а с учетом повышенного коэффициента теплового расширения возрастает и коробление изделий.
Поэтому для уменьшения коробления изделий из сталей следует применять способы, характеризующиеся максимальной концентрацией тепловой энергии. Одна из основных трудностей при сварке рассматриваемых сталей - предупреждение образования в швах и околошовной зоне горячих трещин. Предупреждение образования этих дефектов достигается:
Ограничением в основном и наплавленном металлах содержания вредных и ликвирующих примесей, а также газов - кислорода и водорода. Для этого следует применять режимы, уменьшающие долю основного металла в шве, и использовать стали и сварочные материалы с минимальным содержанием названных примесей. Техника сварки должна обеспечивать минимальное насыщение металла шва газами
Применением технологических приемов, направленных на изменение формы сварочной ванны и направления роста кристаллов аустенита. Действие растягивающих сил, перпендикулярное направлению роста столбчатых кристаллов, увеличивает вероятность образования горячих трещин. При механизированных способах сварки тонкими электродными проволоками поперечные колебания электрода, изменяя схему кристаллизации металла шва, позволяют уменьшить его склонность к горячим трещинам В связи с этим сварку необходимо выполнять при наименьшей погонной энергии, используя механизированные способы сварки, обеспечивающие непрерывность получения шва. Тем самым останавливаемся на механизированной сварке под флюсом.
ГОСТ 8713-79 Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы. Конструктивные элементы и размеры.
. Обоснование выбора сварочного оборудования и источника питания
Так как сварные швы в данной конструкции имеют большую протяженность, сварка будет выполняться механизированным способом. Для данной работы оптимальным вариантом является сварочный трактор ТС-17-М. Сварочный трактор ТС-17-М является портативным, легким переносным сварочным аппаратом универсального типа, предназначенным для сварки в нижнем положении и любым типом швов:
•стыковых швов.
• угловых швов.
• в лодочку. • тавровых.
Швы могут быть прямолинейными и кольцевыми. Минимальный диаметр кольцевого шва внутри сосудов, который можно варить трактором, равен 1200 мм. Универсальность трактора достигается сменными бегунками тележки и большим углом поворота головки.
Тракторы ТС-17-М снабжены полным комплектом сменных бегунков и могут настраиваться на необходимый тип шва. Подача проволоки в зону сварки и движение трактора осуществляются от одного асинхронного электродвигателя типа МАГ-2, при 2900 об/мин, мощностью 0,2 квт. Скорость подачи проволоки и настройка трактора на заданную скорость сварки достигаются за счет сменных шестерен.
Трактор ТС-17-М состоит из следующих основных узлов: головки, мундштука,правильногомеханизма, корректировочного механизма, электродвигателя, ходового механизма, переднего шасси, бункера, катушки для сварочной проволоки, основного пульта управления, дополнительного пульта управления, электроизмерительных приборов.
Таблица № 4 Технические характеристики.
Сварочный ток при ПВ 65/6, А | 200…1000 |
Диаметр сварочной проволоки, мм | 1,6…5 |
Толщина свариваемых листов, мм | 2…20 |
Скорость подачи сварочной проволоки, м/ч | 52…403 |
Скорость сварки, м/ч | 16…126 |
Габаритные размеры сварочного трактора, | 540х345х715 |
Напряжения питания аппаратного шкафа, В | 220 или 380 |
Вместимость бункера для флюса, дм3 | 6,5 |
Сварочный трактор требует использование источника питания такого, как ТСД-1000
Таблица № 5 Технические характеристики.
Номинальный режим работы, ПР% | 65 |
Напряжение холостого хода, В | 69-78 |
Напряжение номинальное, В | 42 |
Номинальная мощность, кВА | 76 |
Пределы регулирования сварочного тока, А | 400-1200 |
Напряжение сети, В | 220,38 |
К. п. д., % | 90 |
Коэффициент мощности(косинус «фи») | 0,62 |
Габаритные размеры | 950х818х1215 |
Масса, кг: | 540 |
. Обоснование выбора сварочного материала
Для данного способа сварки и типа стали оптимальным вариантом становится проволока Св-08Г2С.
ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия.
Назначение: Для механизированной сварки конструкций из хладостойких сталей повышенной и высокой прочности
Основные характеристики сварочной проволоки:
• Проволока выпускается диаметром 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 3,8; 4,0; 5,0 мм
• Обработка поверхности: без покрытия, омедненная, полированная, химически полированная проволока.
• Защита: флюс АН-348А, АН-348АМ, АН-60П
• Тип тока: постоянный обратной полярности
Таблица № 6
Химический состав наплавленного метала. | ||||
C | Si | Mn | S | P |
0,05-0,11 | 0,75-0,95 | 1,80-2,10 | ≤ 0,025 | ≤ 0,03 |
Для защиты сварочной проволоки Св-08Г2С рекомендуется использовать флюс АН-348А.
ГОСТ 9087-81 Флюсы сварочные плавленые. Технические условия.
. Расчет режима сварки
S -толщина металла.
dэ -диаметр проволоки.
Iсв - сила сварочного тока в Амперах.
Uд - напряжение дуги в Вольтах.
Vcв- скорость сварки.
Vпр - скорость подачи проволоки.
Gф - скорость подачи флюса.
Вылет сварочной проволоки 30мм
Таблица № 7
S, мм | dэ, мм | Iсв, А | Uд, В | Vсв, м/ч | Vпр, м/ч | Gф, г/м |
10 | 5 | 750 | 36 | 30 | 93 | 837 |
Данный режим сварки взят из учебника «Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки» В.С. Виноградов.
Стр. 161. Режимы сварки под флюсом.
. Сварочные приспособления
В процессе изготовления сварных конструкций должны быть обеспечены заданные технологическим процессом взаимное положение соединяемых деталей и условия, наиболее благоприятные для образования качественного соединения. Это достигается применением технологических приспособлений и оснастки. Технологические приспособления делятся на сборочные, предназначенные для сборки под сварку и фиксации деталей при помощи прихваток или простейших механических устройств; сварочные, предназначенные для сварки заранее собранных деталей с зафиксированным взаимным положением; сборочно-сварочные, позволяющие совместить операции сборки и сварки.
Тип технологического приспособления выбирают в зависимости от производственной программы (единичное, серийное или массовое производство), конструкции изделия (листовые или решетчатые конструкции, детали машин и др.), технологии и степени точности изготовления заготовок (механическая обработка, газовая резка и т. д.) и технологии сборки и сварки (необходимость в зазорах, допустимые их изменения или допустимые превышения кромок и т. д.).
Сварочные приспособления должны допускать свободное перемещение отдельных элементов конструкции вследствие нагрева и последующего остывания зоны сварки, а при необходимости уменьшить или по возможности исключить деформации, возникающие в сварном изделии и в самом приспособлении вследствие температурных воздействий. При сварке крупногабаритных конструкций, обладающих малой жесткостью (рамные, решетчатые, листовые), приспособления должны обеспечивать фиксацию отдельных свариваемых кромок, а не всего изделия в целом. При проектировании приспособления необходимо предусмотреть доступ к местам сварки и прихватки, быстрый отвод теплоты от мест интенсивного нагрева, сборку узла с минимального числа установок, свободный доступ для проверки размеров изделия и свободный съем собранного или сваренного изделия. Фиксаторы. Это элементы, определяющие положение свариваемой детали относительно всего приспособления.
Съемные упоры. применяют в настраиваемых по типу деталей приспособлениях или при сварке деталей, съем которых невозможен из-за упоров. Как правило, упоры служат и опорными базами, а в некоторых случаях шаблонами для приварки сопряженных деталей.
Шаблоны. предназначены для фиксирования устанавливаемых при сборке деталей по другим деталям в этом узле или по каким-либо опорным контурам изделия.
Прижимы. Это элементы приспособлений, обеспечивающие прижимы деталей к фиксаторам или другим несущим поверхностям приспособлений.
. Меры борьбы со сварочным напряжением и деформацией
Сварка вызывает в изделиях появление напряжений, существующих без приложения внешних сил. Напряжения возникают по ряду причин, прежде всего из-за неравномерного распределения температуры при сварке, что затрудняет расширение и сжатие металла при его нагреве и остывании, так как нагретый участок со всех сторон окружен холодным металлом, размеры которого не изменяются. Вследствие структурных превращений участков металла около шовной зоны, нагретых в процессе сварки выше критических точек, в свариваемых конструкциях возникают структурные напряжения.
В отличие от напряжений, действующих на конструкцию во время ее эксплуатации и вызываемых внешними силами, эти напряжения называют внутренними и остаточными сварочными напряжениями. Если значения сварочных напряжений достигнут предела текучести металла, они вызовут изменение размеров и формы, т.е. деформацию изделия.
Деформации могут быть временными и остаточными. Если остаточные деформации достигнут заметной величины, они могут привести к неисправимому браку. Остаточные напряжения могут вызвать не только деформацию сварного изделия, но и его разрушение. Особенно сильно проявляется действие этих напряжений в условиях, способствующих хрупкому разрушению сварного соединения, которое происходит в результате неблагоприятного сочетания концентрации напряжений, температуры и остаточных напряжений. Первые два фактора меньше поддаются изменению, чем остаточные напряжения, поэтому применяют ряд мер по предотвращению и снижению сварочных напряжений и деформаций.
Предотвращение деформаций и напряжений:
• Создание деформаций, обратных сварочным, путем закрепления в приспособлениях. Приспособления снимаются только после завершения сварки.
• Создание деформаций, обратных сварочным, когда изделие сваривают без фиксации в приспособлении, например раскатка края обечайки перед сваркой кольцевого шва.
• Снижение погонной энергии за счет более экономных режимов.
• Закрепление в приспособление.
• Создание пластических деформаций укорочения путем местного нагрева.
. Контроль качества сварных конструкций
Для контроля качества сварного шва могут применяться различные методы, основанные на использовании разных материалов, приспособлений и устройств.
Государственными стандартами определены следующие способы, с помощью которых можно оценить, насколько качественно была проведена сварка и последующая зачистка сварных швов.
Виды контроля качества:
Визуальный осмотр.
Самый простой и очевидный метод, призванный определить явные дефекты шва. Он может производиться без сторонних приспособлений либо с применением лупы. Просвечивание сварного шва.
В этом случае используют гамма-лучи или рентген. Если оборудование для сварных швов подвело, то в местах, где имеются дефекты, на пленке будут видны пятна более темного оттенок.
Магнитографический метод.
В его основе лежит обнаружение поля рассеивания, которое образуется на месте наличия дефектов при намагничивании заготовки.
Проверка ультразвуком.
Этот способ основан на отражении направленных пучков звуковых колебаний от металлов и несплошностей в нем.
Вскрытие шва
Этот способ используется при необходимости определить дефекты, которые подозреваются, но не были выявлены при использовании других методов..
Химический метод
До начала испытания необходима тщательная зачистка сварных швов от шлаков и загрязнений. В этом случае наружный слой металла обрабатывается четырехпроцентным раствором фенолфталеина либо накрывается тканью, пропитанной пятипроцентным раствором азотнокислого серебра. Изделие нагнетается смешанным с аммиаком воздухом, и в местах, где имеются локальные течи, азотнокислое серебро становится серебристо-черным, а фенолфталеин - красным.
Цветная дефектоскопия
Полость дефекта наполняется флуоресцентным раствором, которая светится под действием ультрафиолетового луча.
Цветная дефектоскопия дает возможность выявлять дефекты при помощи проявляющей белой краски. В этом случае проявляется рисунок, повторяющий форму дефекта.
Такими методами можно выделить поверхностный дефект сварного шва - в основном это трещины, которые образуются в сварных соединениях.
Проба керосином
Этот метод может использоваться при необходимости определения плотности сварного шва на металлическом соединении толщиной до одного сантиметра
Испытание пневматикой
В этом случае с одной стороны шва создается избыточное воздушное давление, а другая промазывается мыльной пеной, на которой под воздействием воздуха, проникающего через неплотности, будут образовываться пузыри.
Вакуумный метод.
Такие испытание предназначены для определения плотности днища резервуаров и прочих подобных конструкций
Технологические пробы.
Способ позволяет определить сплавление металла, характер излома, качество зачистки сварных швов, внутренние дефекты и непровары.
Выявление склонности шва к коррозии.
Этот способ предназначен для проверки склонности ферритных, аустенитных сталей и их сплавов к межкристальной коррозии и позволяет оценить качество оборудования для зачистки сварных швов.
Металлографический метод.
Этот способ позволяет определить глубину проплавления металла и наличия внутренних дефектов посредством осмотра образца, вырезанного поперек сварного шва абразивным или режущим инструментом.
Проверка на твердость
Этот способ используют для проверки качества термической обработки швов. Применяется на трубопроводах их хромомарганцевых, углеродистых и легированных сталей ферритных и перлитных классов.
Обоснование выбора контроля качества.
Из выше перечисленных способов контроля качества самым оптимальным будет: визуальный осмотри и проба керосином. Выбор был остановлен на данных способах, так как они не требуют специального, дорогостоящего оборудования и не требуют каких либо специальных навыков и знаний.
12. Выбор способа для контроля качества
Контроль качества данной конструкции проводится двумя способами;
• Визуальный осмотр
• Проба керосином
Данный способ не требует, какого либо специального оборудования или приспособлений и использует только расходные материалы такие как: мел и керосин.
Для визуального осмотра, могут быть использованы какие либо измерительные инструменты или увеличительные стекла.
Описание способа контроля.
По своей эффективности способ контроля керосином эквивалентен гидравлическому испытанию с давлением 3-4 кгс/мм2. Он основан на том же явлении капиллярности, что и контроль пенетрантами.
Проверка керосином сводится к ряду последовательных операций:
• Очистка шва с двух сторон от шлака, грязи и ржавчины.
• Покрытие одной из сторон (той, за которой удобнее наблюдать) водной суспензией каолина или мела (350-450 г на 1 л воды). После нанесения суспензии необходимо подождать, пока она высохнет. Для ускорения процесса покрытие можно просушить горячим воздухом.
• Обильное смачивание обратной стороны керосином - 2-3 раза в течение 15-30 минут, в зависимости от толщины металла. Это можно делать струей из краскопульта или паяльной лампы, а также с помощью кисти или кусочка ветоши.
• Наблюдение за стороной, на которую нанесена меловая или каолиновая суспензия, и маркирование проявляющихся дефектов.
Не герметичность швов обнаруживает себя появлением темных полос или точек на меловом или каолиновом покрытии, которые с течением времени расплываются в более обширные пятна. Именно поэтому наблюдать за обратной стороной нужно сразу после нанесения керосина - чтобы зафиксировать первые проявления керосина, точно указывающие на место и форму дефекта. Проявляющиеся точки свидетельствуют о порах и свищах, полоски - о сквозных трещинах.
. Технологический процесс
Таблица № 8
№ | Операция | Оборудование | Приспособление | Инструмент | Расходуемые материалы | |
1 | Обработка металла | Пескоструйный аппарат CLEMCO SCWB | Углошлифовальная машина | | Наждачная бумага | |
2 | Разметка/ наметка | | Шаблон | Кернер (ГОСТ 7213-72.), чертилка (ГОСТ 24473-80), зубило (ГОСТ 7211-86), рулетка (ГОСТ 7502-98) | Маркер, мел | |
3 | Резка/ Рубка | Гильотинные гидравлические ножницы 12х3200, YangLi. | | | | |
4 | Гибка | Гибочный пресс MetalMaster HPJ 3280 | | | | |
5 | Сварка Обечайки (Поз. №1) | Сварочный трактор ТС-17-М | Сборочно сварочный стенд (ГОСТ 12.2.007.8 - 75) | | Сварочная проволока Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70), Флюс АН-348А (ГОСТ 9087-81). | |
6 | Сварка диафрагм жесткости (Поз. №4) 5шт. | Сварочный трактор ТС-17-М | Сборочно сварочный стенд (ГОСТ 12.2.007.8 - 75) | | Сварочная проволока Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70), Флюс АН-348А (ГОСТ 9087-81). | |
7 | Сварка днища (Поз. №7) 2шт. | Сварочный трактор ТС-17-М | Сборочно сварочный стенд (ГОСТ 12.2.007.8 - 75) | | Сварочная проволока Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70), Флюс АН-348А (ГОСТ 9087-81). | |
8 | Сварка подставок (поз. №3) 4шт. | Сварочный трактор ТС-17-М | Сборочно сварочный стенд (ГОСТ 12.2.007.8 - 75) | | Сварочная проволока Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70), Флюс АН-348А (ГОСТ 9087-81). | |
9 | Сварка горловины (Поз. № 2) | Сварочный трактор ТС-17-М | Сборочно сварочный стенд (ГОСТ 12.2.007.8 - 75) | | Сварочная проволока Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70), Флюс АН-348А (ГОСТ 9087-81). | |
10 | Сварка приямок (Поз. №6) | Сварочный трактор ТС-17-М | Сборочно сварочный стенд (ГОСТ 12.2.007.8 - 75) | | Сварочная проволока Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70), Флюс АН-348А (ГОСТ 9087-81). |
Заключение
В данной работе бела рассмотрена одностеноцная емкость 50 м. куб. Для изготовления данной конструкции была выбрана сталь 09Г2С. Так как данная конструкция имеет большую протяженность швов, для их исполнения был выбран автоматический способ сварки под флюсом сварочным трактором ТС-17-М. Сварочными материалами стала сварочная проволока Св-08Г2С и флюс АН-348А. Был рассчитан режим сварки к данной конструкции.
Контроль качества сварных швов проводится путем визуального осмотра и пробы керосином.
Список литературы
Виноградов В.С «Оборудование и технология фуговой, автоматической и механизированной сварки» 1997г.
Винокуров В.А. «Сварочные деформации и напряжения» 1968г.
Гатовский К.М. «Теория сварочных напряжений и деформаций» 1980г.
Деев Г.Ф. «Дефекты сварных швов» 1984г.
Орлов Б.Д. «Технология и оборудование контактной сварки» 1975г.
ГОСТ 14.201-83 «Обеспечение технологичности конструкции изделия. Общие требования.»
ГОСТ 3.1109-82 « Единая система технологической документации. Термины и определения основных понятий.»
ГОСТ 8713-79 «Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы. Конструктивные элементы и размеры.»
ГОСТ 9087-81 «Флюсы сварочные плавленые. Технические условия.»
ГОСТ 12.2.007.8 - 75. «Система стандартов безопасности труда. Устройства электросварочные и для плазменной обработки. Требования безопасности»