Технология аппаратостроения. Ткачев. Технология аппаратостроения
 Скачать 498.97 Kb.
|
5.24).Процесс кислородной резки без местного удаления плакирующего слоя затрудняется вследствие образования тугоплавкого окисла Сг203, который препятствует проникновению кислорода к основному металлу и нарушает непрерывность процесса газовой резки. Поэтому в этом случае резку ведут со стороны основного слоя. После резки термическим способом кромки биметалла обязательно подвергают механической обработке, при этом снимают припуск не менее 5 ... 10 мм. Это позволяет удалить дефекты, возникающие при резке, а также зоны термического воздействия на плакирующий слой. Двухслойные стали и биметаллы требуют особого подхода при создании технологии их обработки давлением (гибка). Ранее отмечалось, что для этих материалов характерно различие механических и физических свойств слоев, а также наличие в зоне сварки промежуточной зоны, отличающейся по своим свойствам от составляющих композиции. Различие механических свойств слоев биметалла вызывает образование из-за различных напряжений таких дефектов, как гофры, складки, расслоения, а также служит причиной коррозионного растрескивания. Различные значения коэффициентов линейного расширения и теплопроводности могут явиться причиной коробления и расслоения при нагреве заготовок. При нагреве возникает также термобиметаллический эффект, проявляющийся в изменении геометрии изделий при пластическом изгибе. Причиной трещин и расслоений может стать зона с особыми свойствами (повышенная хрупкость из-за наличия интерметаллов) на границе слоев биметалла. Процесс пластического изгиба двухслойного листа существенно отличается от процесса изгиба однослойных металлов. Основные параметры пластического изгиба (изгибающий момент, пружинение, положение нейтрального слоя) зависит от соотношения механических свойств и толщин основного и плакирующего слоев, а также от варианта гиба, т.е. в сжатой или растянутой зоне находится плакирующий слой. Пластические деформации начинают развиваться прежде в материале с более низким пределом текучести и более отдаленных от нейтрального слоя волокнах материала. Как видно на рис. 5.25 эпюры распределения напряжений характеризуются наличием скачка тангенциальных напряжений на границе слоев. На положение нейтральной линии оказывает влияние отношение радиуса гиба к толщине листа, а также различие механических свойств основного и плакирующего слоев. Радиус нейтральной линии при гибке двухслойной стали определяется: растяжение 5.4 Значение коэффициента т 5.4 Значение коэффициента т
Время нагрева заготовок перед гибкой принимается из расчета 2 мин на 1мм толщины, но не менее 15 мин. При стыковом соединении двухслойных сталей различной толщины предусматривается плавный переход от одного элемента к другому. Угол скоса (не более 15°) выполняют со стороны основного слоя. Смещение кромок в соединениях из биметалла не должно превышать 10 % номинальной толщины более тонкого листа, но не более 3 мм со стороны основного слоя и не более 50 % толщины коррозионностойкого слоя. При наложении сварочных прихваток при сборке биметаллов их выполняют со стороны основного слоя. Обработку кромок биметаллических листов под сварку проводят, как правило, механическим способом: прямолинейных - на кромкострогальных и кромкофрезерных станках, цилиндрических - на токарно-карусельных и токарно-лобовых станках. Определенную сложность вызывает обработка торцевых кромок биметаллических конусов и днищ, которые имеют значительные отклонения от цилиндрической формы. Для обработки таких деталей аппаратов используют специальное копирующее устройство, показанное на рис. 5.26. Если при обработке кромки, например днища, копирующий ролик 1 катится по увеличивающемуся диаметру, то пружина 2 прижимает его к кромке борта, и он движется от центра планшайбы. При движении по уменьшающемуся диаметру кромка днища смещает ролик к центру планшайбы, сжимая пружину. Копируя все отклонения от цилиндричности по кромке днища, резец 3, жестко соединенный с роликом, с достаточной точностью производит обработку фаски. При снятии двусторонней фаски применяют оправку с полукруглой образующей ролика большего диаметра и резцедержателем на два резца. При этом ролик катится не по кромке, а по борту детали (рис. 5.27). Рис. 5.26 Копирующее устройство для снятия односторонней фаски Рис. 5.26 Копирующее устройство для снятия односторонней фаски Если применение копирующих устройств затруднено, например, при обработке лепестковых днищ из-за наличия усилений швов, то применяют пневматические зубила или газопламенную обработку. 5.3.3 СВАРКА ДВУХСЛОЙНЫХ СТАЛЕЙ Все сварные швы биметаллических обечаек и других деталей аппаратов выполняют только стыковыми. Для обеспечения необходимого качества сварки на размеры двухслойных обечаек и днищ установлены жесткие допуски. Величины предельных отклонений по длинам окружности приведены в табл. 5.5. Трудности, возникающие при сварке двухслойных сталей, определяются необходимостью применения различных технологических приемов для сварки основного и плакирующего слоев. Необходимо также выполнение не только требований механической прочности, но и коррозионной стойкости соединения. Наличие в сварном соединении двух разнородных металлов с различными свойствами, которые в процессе сварки неизбежно перемешиваются, вызывают образования в структуре материала шва малопластичных интерметаллидных структур. При сварке со стороны основного слоя возможно некоторое проплавление металла плакирующего слоя и легирование шва хромом и никелем, что нередко вызывает трещины и потерю прочности соединения. При сварке со стороны плакирующего слоя высоколегированный слой разбавляется углеродистой сталью, что приводит к снижению коррозионной стойкости и появлению кристаллизационных трещин. В целях предотвращения проплавления плакирующего слоя для сварки основного углеродистого слоя при подготовке кромок удаляют часть плакировки или прибегают к наложению так называемого разделительного шва (рис. 5.28). 5.5 Допуски на изготовление обечаек и днищ из двухслойных сталей, мм
Для сохранения степени легирования при сварке со стороны легирующего слоя применяют присадочные материалы с повышенным содержанием легирующих добавок хрома и никеля. Доля основного металла в составе плакирующего шва не должна превышать 20 . 30 %. Сварку продольных и кольцевых швов аппаратов из двухслойных сталей выполняют следующими методами: • ручной сваркой основного и плакирующего слоя; • автоматической сваркой обоих слоев; • автоматической сваркой основного слоя и ручной сваркой разделительного и плакирующего слоев (комбинированный способ). Ручная сварка является трудоемким и низкопроизводительным методом. Однако он незаменим при монтаже и ремонте оборудования. Разделку кромок выполняют со стороны основного слоя: при толщине листа до 20 мм с 9-образной разделкой и с 8-образной при больших толщинах (табл. 5.6). 5.6 Подготовка кромок под ручную сварку с двусторонним 9-образным и 8-образным сварными швами
В обоих случаях операцию выполняют в следующей последовательности: 1) ручная многослойная сварка основного слоя (рис. 5.29, а); 2) вырубка корня основного шва со стороны плакирующего слоя (рис. 5.29, б); 3) ручная сварка плакирующего слоя (рис. 5.29, в). Выбор типа электродов для сварки зависит от составляющих материалов биметалла, и производится в соответствии с данными нормативных документов. В тех случаях, когда по условиям конструкции сварка со стороны плакирующего слоя недоступна, например, при малом диаметре аппарата, выполняют односторонний шов с соответствующей разделкой кромок (рис. 5.30) и последовательностью наложений слоев шва (рис. 5.31). Для обеспечения полного провара плакирующего слоя аргоно-дуговой сваркой применяют подкладные кольца, удаляемые после окончания сварки (рис. 5.31). При комбинированном способе сварки, который применяют в том случае, когда использование полной автоматической сварки невозможно по производственным причинам или из-за недоступности конкретной конструкции, используют 9-образную и Х-образную разделку (рис. 5.32, табл. 5.7).
Последовательность проведения данной операции показана на рис. 5.33 и 5.34. Углеродистый разделительный слой служит для предотвращения проплавления легированного металла плакирующего слоя при последующей автоматической сварке основного слоя. Автоматическая сварка -самый производительный и экономически выгодный способ соединения двухслойных сталей, который в настоящее время широко применяется в практике аппаратостроения. Подготовка кромок свариваемых элементов аппаратов выполняется по форме, показанной на рис. 5.35 и размерам, указанным в табл. 5.8, путем удаления строганием плакирующего слоя на глубину K и ширину а с углом скоса 15°. 5.8 Размеры элементов кромок при автоматической сварке
В случае отсутствия требований к сварному шву по стойкости его к межкристаллитной коррозии допускают сварку плакирующего слоя в один проход и подготовку кромок тогда необходимо производить по варианту а (см. табл. 5.6). При наличии этих требований автоматическую сварку плакирующего слоя выполняют в два прохода, и размеры кромок принимают по варианту б той же таблицы. Сборку стыкового соединения выполняют с тщательным соблюдением размера зазора С, который вместе с шириной строжки а обуславливает общую ширину разделки в. Сварку производят в следующей последовательности (рис. 5.36): • автоматическая сварка основного углеродистого слоя с внутренней стороны, а затем с наружной; • автоматическая сварка плакирующего слоя в один или два прохода. Основным требованием при автоматической сварке плакирующего слоя является обеспечение минимального разбавления высоколегированного шва основным (углеродистым) металлом при одновременном надежном перекрытии общей ширины разделки в. Это достигается проплавлением основного слоя на глубину не более 1 - 2 мм. При этом ширина облицовочного слоя D должна превышать ширину разделки В в 1,3 - 1,7 раза. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||