Рисунок 16 - Схема установки и закрепления обечайки

После стыковки обечаек ставятся прихватки по схеме показанной на рисунке 17

Прихватки длиной 72 мм (последовательность прихваток смотри рисунок 17) производятся полуавтоматом ПДГ-505 в СО₂ проволокой Св-08МХ диаметром 2 мм, ток постоянный, полярность обратная.

Рисунок 17 - Схема постановки прихваток

После сборки корпуса планки -ловители срезаются, а места их установки зачищаются.

2.3.4 Сборка корпуса и эллиптического днища

1 - корпус; 2 - планки-ловители; 3 - прижимы;

4 - сборочно-сварочная плита; 5 - мостовой кран; 6 - эллиптическое днище;

Рисунок 19 - Схема сборки корпуса с днищем

Сборка днища и корпуса производить аналогично сборке обечаек в корпус в вертикальном положении с учетом тех же требований. После сборки днища с корпусом аппарат, планки-ловители срезать, а места их установки зачистить. После чего корпус аппарата отправляется на сварку кольцевого шва.

Эллиптические днища также как и шаровые поступают на сборку с корпусом уже с люком или штуцером согласно чертежу.

При сборке эллиптических днищ с корпусом сварные швы днищ не должны совпадать с продольными швами корпуса, а отстоять от них на величину не менее трёхкратной толщины корпуса или днища.

Сборку второго эллиптического днища с корпусом осуществлять на специальной установке (рисунок 20) в следующей последовательности:

- Установить днище на ложемент и зафиксировать при помощи шести удерживающих пневмоцилиндров (рисунок 20). Нужно учесть, что согласно ОСТ 26.291-94 смещение стыка заготовок днищ и продольного стыка обечайки должно быть не менее трёхкратной толщины металла и не менее 100 мм. Толщина металла днища и корпуса 36 мм. Следовательно, смещение стыков заготовок днищ и продольного стыка обечайки должно составить 108 мм.

- При помощи подъемника днище на ложементе поднимается и стыкуется с корпусом.

- Установить зазор в стыке и превышение кромок при помощи шести установочных пневмоцилиндров с секционным управлением. Величина зазора в стыке должна быть с=2 мм. Согласно ОСТ 26.291-94 для биметалла величина превышения кромок для всех швов допускается не более 10 % от толщины металла.

- Прихватки установить в той же последовательности, что и при сборке обечаек в корпус (рисунок 20). Затем корпус передать на стенд для сварки всех кольцевых стыков.

Сборка корпуса со вторым днищем производить после установки и приварки штуцеров, люков и внутреннего оборудования корпуса. После сборки корпус направить на сварку собранного кольцевого стыка.



1-приспособление для установки днища; 2-днище; 3-пневмоцилиндры; 4-корпус; 5-роликоопоры

Рисунок 20 - Сборка днища с корпусом на специальной установке

2.3.5 Разметка корпуса под штуцера

Задачей разметки является определение координаты центра отверстия штуцера или люка. Существует два способа разметки: с помощью лазера и с помощью мелового шнура.

Принцип разметки этими способами следующий. Выбираются базовые плоскости, как правило, кольцевой стык днища по оси шва или плоскость разъема корпуса и второго днища. Намечается базовая линия, за которую принимается продольная линия, на которой располагается максимальное количество штуцеров и люков. Далее, согласно плану истинного расположения штуцеров и люков, отмеряют от базовой плоскости расстояние, на котором расположена плоскость, в которой находится отверстие. После чего определяется угол, под которым располагается в этой плоскости искомый центр отверстия, относительно базовой линии. В месте найденного центра производят насечку лазером или керном и сверлят отверстие, указывающее положение штуцера или люка.

При лазерной разметке лазерный генератор устанавливается по оси изделия и дает световую линию, которая посредством отражателя с лимбом, установленного на тележке, наводится на корпус, указывая центр отверстия.

При разметке с помощью мелового шнура на корпусе намечается продольная базовая линия, шнуром обмазанным мелом. Положение центров отверстий определяется при помощи рулетки и угольников, относительно базовой линии и базовой плоскости.

Разметка будет производиться с помощью лазера в следующей последовательности:

- По оси корпуса установить лазерный генератор. За базовую плоскость принять плоскость разъема корпуса аппарата и верхним эллиптическим днищем. Внутри корпуса на тележке установить отражатель с лимбом (рисунок 21).

- Для разметки штуцера А переместить тележку вдоль оси корпуса, вглубь на расстояние 800 мм (определить по чертежу) от базовой плоскости, отмеряя расстояние рулеткой. При помощи отражателя и лимба направить луч на корпус вертикально верх, т.е. перпендикулярно оси корпуса. Лазерная точка указывает положение центра отверстия. Далее произвести кернение и сверление отверстия указывающего положение штуцера А.

1 - лазерный генератор; 2 - поворотный отражатель с лимбом; 3 - размечаемый корпус; 4 - центр отверстия под штуцер

Рисунок 21 - Способ разметки корпуса цилиндрического изделия под установку штуцеров

Аналогично произвести определение центра отверстий под остальные штуцера на расстоянии от базовой линии согласно чертежу.

Далее производить вырезку отверстий под штуцера, положение центров которых размечено.

2.3.6 Вырезка отверстий под штуцера

Вырезку отверстий под штуцера будем производить с помощью переносной машина для автоматической газовой / плазменной резки KHC-600 D/600 P фирмы KOIKE (Япония) используемой для вырезки отверстий рисунок 22, техническая характеристика, которой приведена в таблице 19.

Данная установка обеспечивает перпендикулярное положение резака относительно поверхности корпуса, а так же одновременно с вырезкой производит подготовку кромок под сварку.

После вырезки отверстий под штуцера, необходимо произвести зачистку кромок и установить штуцера в корпус.

1 - корпус машины; 2 - суппорт с приводом вращения; 3 - центратор; 4 - держатель с резаком; 5 - резак; 6 - стойки с электромагнитами; 7 - электромагниты; 8 - привод вращения резака; 9 - аппарат; 10 - роликовый стенд

Рисунок 22 - Схема установки для вырезки отверстий

Таблица 19 - Техническая характеристика установки для вырезки отверстий в корпусах цилиндрических изделий

Параметр	Величина
Толщина разрезаемого металла, мм	5…50
Диаметр обрабатываемых аппаратов, мм	1000…3500
Диаметр вырезаемых отверстий, мм	35…950
Габаритные размеры установки, мм	16005001300
Скорость резки, об/мин	0,28 - 2,8
Изготовитель	KOIKE (Япония)

2.3.7 Установка штуцеров в корпус аппарата

Существует несколько вариантов установки штуцеров и люков на цилиндрическом корпусе: с укрепляющим кольцом, с утолщением патрубка, с отбортовкой отверстия в корпусе, с отбортовкой патрубка штуцера или люка.

Согласно требованиям ОСТ 26.291-94 существуют определенные требования к установке штуцеров, люков и укреп колец, они следующие:

- позиционное отклонение осей штуцеров и люков не должно быть более ±10мм;

- отклонение диаметров отверстий под штуцера и люки должны быть в пределах зазоров, допускаемых для сварных изделий по конструкторской документации;

-отклонение по высоте (вылету) штуцеров не должно быть более ±5 мм;

- укрепляющие кольца должны прилегать к поверхности укрепляемого элемента.

Зазор должен быть не более 3 мм, должен контролироваться щупом по наружному диаметру укрепляющего кольца.

Последовательность установки следующая:

- Штуцер установить согласно принятой для него схеме (рисунок 23).

- Выверить перпендикулярность оси люка или штуцера относительно корпуса при помощи угольника. В соответствии с вышеперечисленными требованиями ОСТ 26.260.480 выверяется позиционное отклонение осей штуцеров и люков (не должно быть более ±10 мм) и отклонение по высоте (вылету) штуцеров (не должно быть более ±5 мм).

- Произвести прихватку длиной 72 мм (2..5S) с шагом 360 мм (10..40S) штуцера полуавтоматом ПДГ-505 в СО₂ электродом Св-08МХ диаметром 2 мм, ток постоянный, полярность обратная. После сборки всех штуцеров с корпусом произвести их приварку.

Рисунок 23 - Схема установки штуцеров в корпуса аппаратов (разделка кромок У5)

2.3.8 Сборка опоры и прихватка ее к корпусу аппарата

Сборку опорного кольца проводят в той же последовательности, что и днища.

1 - опорное кольцо; 2 - прижимы; 3 - входные, выходные планки; 4 - установочная плита;

Рисунок 24 - Схема сборки опорного кольца

Последовательность сборки и установки цилиндрической части:

1. Собрать обечайку, как описано выше для корпуса.

2. Сварить полуавтоматом ПДГ-505 в СО₂ проволокой Св-08МХ диаметром 2 мм, ток постоянный, полярность обратная.

3. Обработать кромки на карусельном станке.

4. На опорное кольцо установить упоры (3 шт.) как показано на рисунке 25 на расстояние внешнего диаметра обечайки.

5. Установить обечайку на опору, предварительно зачистив сварочный шов опорного кольца в месте установки опорной обечайки заподлицо (рисунок 21).

1-опорное кольцо; 2-упоры; 3-опорная обечайка; R-внешний радиус опорной обечайки

Рисунок 25 - Схема сборки опорного кольца с обечайкой

Установка скоб. Произвести прихватку полуавтоматом ПДГ-505 в СО₂ проволокой Св-08МХ диаметром 2 мм, ток постоянный, полярность обратная.

Последовательность сборки опоры с корпусом:

1. На собранную опору с помощью крана и планка-ловителей установить корпус (рисунок 26) и произвести прихватку полуавтоматом ПДГ-505 в СО₂ проволокой Св-08МХ диаметром 2 мм, ток постоянный, полярность обратная.

3. Стыкуем краном корпус с опорой при помощи планок-ловителей (4 шт. размером 10Ч60Ч100).

1 - опора; 2 - аппарат; 3 - планка-ловители

Рисунок 22 - Схема сборки опоры с корпусом

3. Сварочные операции

3.1 Сварочные материалы

При изготовлении данной конструкции были использованы следующие материалы:

- сварочные проволоки марок Св-08МХ, Св-07Х25Н12Г2Т по ГОСТ 2246-70; флюсы марок АН-26С по ГОСТ 9087; газ СО_2. Химический состав сварочных материалов приведен ниже.

Таблица 20 - Химический состав проволок по ГОСТ 2246-70

Проволока	Содержание в %
	C	Mn	Si	Cr	Ni	Мо	Ti	S	P
Св-08МХ	0,06-0,10	0,35-0,6	0,12-0,3	0,45-0,65	0,3	0,4-0,6	-	?0,025	?0,03
Св-07Х25Н12Г2Т	0,09	1,5-2,5	0,3-1	24-26,5	11-13	-	0,6-1	0,02	?0,035

Таблица 21 - Химический состав флюсов АН-26С по ГОСТ 9087-81

Марка флюса	Содержание в %
АН-26С	SiO2	Al2O3	MnO	CaO	MgO
	29-33	19-23	2,5-4,0	4-8	15-18
	Fe2O3	CaF2	S	Р	С
	<1,5	20-24	0,1	0,1	<0,05

Газ СО₂ поставляется по ГОСТ 8050-85. Сварочный углекислый газ содержит:

- СО₂, об. %, не более -- 99,8 (высший сорт);

- СО₂, об. %, не менее -- 99,5 (первый сорт).

Флюс по ОСТ 26.260.480 для автоматической сварки переходного и плакирующего слоя биметалла АН-26С.

Флюс плавленый марки АН-26С:

Назначение. Для механизированной дуговой сварки коррозионно-стойких и жаропрочных хромоникелевых сталей с применением соответствующих электродных проволок.

Сварочно-технологические свойства. Устойчивость дуги удовлетворительная, разрывная длина дуги до 7 мм; формирование шва хорошее, без особенностей; склонность металла шва к образованию пор и трещин низкая; отделимость шлаковой корки хорошая, при сварке корневых швов в разделке удовлетворительная.

Данные для контроля качества. Состав флюса приведен выше.

Цвет зерен: серый, светло-зеленый; размер зерен 0,25-2,5 мм; строение зерен ? стекловидное; объемная масса 1,3-1,8 кг/дмі.

Металлургические свойства. Относится к группе низкокремнистых и низкомарганцовистых солеоксидных флюсов с химической активностью Аф=0,45-0,5. Флюс многокомпонентный, построен на базе шлаковой системы MgO?CaF2 ?SiO2 ?Al2O3 с добавками оксидов марганца и кальция с целью получения определенных сварочно-технологических характеристик.

При механизированной сварке хромоникелевых высоколегированных сталей под флюсом за счет соответствующего хрома активно протекает кремневосстановительный процесс. В результате наплавленный металл в значительной степени обогащен мелкодисперсными оксидными включениями.

В среднем количество кислорода в металле сварочных швов 0,08-0,10 %. Поэтому флюс не рекомендуется для сварки металла толщиной более 40 мм. Одновременно снижается содержание д-феррита в металле швов. В сочетании с флюсом не рекомендуется использовать сварочные проволоки с содержанием д-феррита менее 4% во избежание образования горячих трещин, особенно при сварке жестких конструкций.

3.2 Сварка корпуса аппарата

Продольные и кольцевые стыки обечаек будут свариваться автоматической дуговой сваркой под флюсом с предварительным подогревом на специальной установке У-177 (рисунок 23), техническая характеристика которой приведена в таблице 22.

Таблица 22 - Техническая характеристика универсальной установке У-177 для сварки продольных и кольцевых швов цилиндрических изделий

Параметр	Величина
Размеры свариваемых изделий, мм: диаметры длины толщины стенок	1000..3500 1000…10000 5…30
Установленная мощность установки, квт	160
Давление воздуха в сети, атм	4…6
Расход воздуха, м3/ч	150

Для данного способа сварки выбираем сварочный трактор ТС-17, техническая характеристика которого приведена в таблице 19.

Таблица 23 - Техническая характеристика сварочного трактора ТС-17

Параметр	Величина
Сварочный ток, А	200…1200
Диаметр электродной проволоки, мм	1,6…5
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч	56…435
Скорость передвижения при сварке, м/ч	15…70
Габаритные размеры, мм	740300520
Масса, кг	42

Таблица 21 - Техническая характеристика ВДУ - 1001

Параметр	Форма ВВАХ
	Универсальные
Мощность, кВт	105	105
ПВ(ПН), %	100	100
Номинальный ток, А	1000	1000
Диапазон регулирования тока, А	500-1000	500-1000
Номинальное напряжение на дуге, В	66	56
Диапазон регулирования напряжения, В	24-66	25-56
КПД, %	82	80
Масса, кг	950	950

1 - велосипедная тележка; 2 - велобалкон; 3 - роликовый стенд; 4 - сварочный трактор для сварки внутреннего шва обечайки; 5 - тележка флюсовой подушки, перемещающаяся вдоль роликового стенда по рельсовому пути; 6 - пневмоцилиндры флюсовой подушки для предварительного поджатия флюса к стыку с наружи обечайки; 7 - металлический корпус флюсовой подушки; 8 - прорезиненный шланг; 9 - эластичный латок флюсовой подушки для уплотнения продольного стыка; 10 - свариваемая обечайка с планками; 11 - сварочная головка или трактор для сварки наружного продольного стыка; 12 - привод перемещения балкона; 13 - механизм, предотвращающий наклон велосипедной тележки; 14 - привод перемещения велотележки; 15 - привод вращения роликового стенда; 16 - противовес велобалкона; 17 - штуцер ввода сжатого воздуха; 18 и 19 - входные и выходные планки или контрольная пластина; 20 - кольцевой выключатель

Рисунок 23 - Универсальная установка У-177 для сварки продольных и кольцевых швов цилиндрических изделий

3.2.1 Расчёт режимов сварки продольного стыка обечайки

Для сварки продольного стыка обечайки принимаем автоматическую сварку под флюсом, тип соединения С19 по ГОСТ 16098-80 (рисунок 24).

Сварочные материалы: проволоки Св-08МХ, Св-07Х25Н12Г2Т по ГОСТ 2246-70, флюс АН-26С по ГОСТ 9087-81.

Рисунок 24 - Соединение C19 по ГОСТ 16098-80

Рисунок 25 - Последовательность наложения сварных швов

Швы А и Б выполняем автоматической сваркой постоянным током обратной полярности проволокой Св-08МХ в защитном газе СО₂ на следующих режимах:

а) Сварочный ток:

=А (4.1)

где h₁ - глубина проплавления, h₁ = 5 мм;

К_h - коэффициент пропорциональности, К_h =1,1

б) напряжение горения дуги:

В (4.2)

Принимаем Uд = 32 В, dэ = 4 мм

в) Шов формируется удовлетворительно тогда, когда произведение силы тока (I_св) на скорость сварки (V_св) при автоматической сварке электродной проволокой диаметром 4 мм находится в пределах 15000…20000.

Исходя из этого, определим скорость сварки:

м/ч, (4.3)

то есть входит в предел скоростей 15…60 м/ч для автоматической дуговой сварки.

Принимаем V_св = 35 м/ч

г) скорость подачи электродной проволоки определим из условия:

(4.4)

где б_н- коэффициент наплавки.

б_н = (4.5)

б_н =

Скорость подачи сварочной проволоки равна:

м/ч

Переходной шов Б выполняем сваркой под флюсом на постоянном токе прямой полярности проволокой Св-07Х25Н12Г2Т под флюсом АН-26С. Предварительный подогрев 400єС. Перед наплавкой необходимо удалить корень шва Б воздушно-дуговой строжкой.

а) Сварочный ток:

А

б) Напряжение горения дуги:

В

d_э =3 мм

в) Скорость сварки:

м/ч , принимаем V_св=30 м/ч

г) скорость подачи электродной проволоки:

м/ч

Плакирующий шов В выполняем сваркой под флюсом на постоянном токе прямой полярности проволокой Св-07Х25Н12Г2Т под флюсом АН-26С. Предварительный подогрев 400єС. Режимы сварки следующие:

а) Сварочный ток:

А

б) Напряжение горения дуги:

В

d_э =3 мм

в) Скорость сварки:

м/ч , принимаем V_св=30 м/ч

г) скорость подачи электродной проволоки:

м/ч

Определим химический состав металла шва.

Содержание рассматриваемого элемента в металле шва определяется на основании правила смешения по формуле:

, (4.6)

где |х|_ш, |х|_ом, |х|_э - концентрация рассматриваемого элемента в металле шва, основном и электродном металле; г_о - доля участия основного металла в формировании шва, определяется по формуле:

, (4.7)

где F_н - площадь наплавленного металла,

F_пр - площадь провара.

Для основного слоя:

см² (4.8)

см² (4.9)

12МХ и Св-08МХ

Для плакирующего слоя:

см²

см²

кол-во элемента в переходном и кол-во в проволоке

Таблица 22 - Химический состав металла шва

Элемент	C	Mn	Si	Cr	Ni	S	P
основной	0,15	01,52	00,79	0,26	0,28	0,034	0,034
переходной слой	0,14	0,81	1,12-1,68	9,06-9,99	4,25-4,99	0,029	0,035
плакирующий слой	0,08	0,87	1,63-2	17,4-19,4	8,63-10,63	0,018	0,051

Сварка продольных стыков обечаек ведется в следующей последовательности:

1) Сварочным трактором свариваются швы А-Г (рисунок 25). Если усиление шва Б выйдет за допустимые пределы 1..3,5 мм, его необходимо удалить.

2) После сварки удаляется шлаковая корка, и шов зачищается металлической щеткой.

3.2.2 Сварка кольцевых стыков корпуса

Сборка производится на специальной универсальной установке У-177, показанной на рисунке 18.Принимаем автоматическую сварку под флюсом, тип соединения С2 по ГОСТ 16098-80. Сварочные материалы и режимы сварки аналогичны приведенным выше.

Сварку кольцевых стыков выполнять в следующей последовательности:

- Произвести сварку наружных кольцевых швов А, Б, трактором 5, который закреплен на велобалконе и его привод отключен, движется лишь корпус.

- Произвести сварку внутренних швов В,Г.

Если усиление шва Б выйдет за допустимые пределы 1...3,5 мм, его необходимо удалить. Флюс при вращении изделия непрерывно подается на ленту специальным дозатором. Вращение ленты с флюсом осуществляется за счет трения при вращении корпуса со сварочной скоростью.

- После сварки швов удалить шлаковую корку, и зачистить шов металлической щёткой.

3.2.3 Сварка заготовок днищ

Заготовки днища сваривают автоматической дуговой сваркой под флюсом с принудительным формированием шва, на водоохлаждаемой медной подкладке. Принимаем автоматическую сварку под флюсом, тип соединения С2 по ГОСТ 16098. Сварочные материалы те же, что и в предыдущем пункте, расчет аналогичен. Для сварки использовать сварочный трактор ТС-17, техническая характеристика которого приведена в таблице 19.

Сварка производится в следующей последовательности:

- Заготовки днища установить с предварительно приваренными входными планками и контрольными пластинами на сварочный стол.

- Сварочный трактор ТС-17 установить на начало стыка входной пластины, осуществить сварку шва А.

- Далее происходит заполнение разделки, указанное выше.

1 - заготовки свариваемого днища; 2 - контрольные пластины и планки; 3 - водоохлаждаемая медная подкладка; 4 - сварочный стол; 5 - сварочный трактор ТС-17

Рисунок 26 - Схема сварки заготовок днищ

3.3 Приварка штуцеров

Сварку штуцеров из биметалла 12МХ+08Х13 выполнить в СО₂ ГОСТ 16098-80 полуавтоматом ПДГ-508, проволока Св-08МХ, диаметр 2 мм - основной слой; ручной дуговой сваркой электродами типа Э-10Х25Н13Г2 (ОЗЛ-6) - переходный слой; Э-02Х20Н14Г2М2 (ОЗЛ-20) - коррозионностойкий слой. ГОСТ 10052 (марки по ГОСТ 9466).

-Заварка швов 1 - 10 электродуговой сваркой в СО₂ (рисунок 27) на режимах указанных на плакате

-Подрубка или строжка корня шва 1. Заварка швов 11 - 13 электродуговой сваркой в CO₂ на режимах указанных на плакате.

-РДС со стороны плакирующего переходного слоя (швы 14, 15) на режимах, указанных на плакате.

-Произвести наплавку РДС плакирующего шва, который выполняем в четыре слоя 16-19.

Рисунок 27 - Приварка биметаллического штуцера к корпусу

Шов 1:

1. Определяем требуемую глубину провара.

2 мм,

2. Определяем величину сварочного тока, обеспечивающую заданную глубину провара.

130 А,

где k_h = 1,55 мм/100 А - коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от условий проведения сварки.

3. Выбираем диаметр электродной проволоки

2 мм,

гдеj = 90 А/мм² - допустимая плотность тока.

4. Определяем напряжение на дуге

24,5 В

5. Определяем скорость сварки

61,5 - 92,3 м/ч = 1,7 - 2,5 см/с,

где А = 8000 - 12000А*м/ч - коэффициент, зависящий от диаметра электрода, примем .

6. Рассчитываем погонную энергию сварки

324 Кал/см

гдез_и = 0,85 - эффективный к.п.д. нагрева.

7. Определяем коэффициент формы провара

5,8,

гдеk' = 0,87- коэффициент, зависящий от рода и полярности тока.

8. Определяем глубину провара

0,11 см

10. Устанавливаем вылет электрода, равный 20 мм.

11. Определяем коэффициент наплавки

=

г/А · ч

·=0,0176

где l и d_э - вылет и диаметр электрода в мм. Вылет электрода примем 50 мм.

г/А · ч

12. Определяем скорость подачи электродной проволоки

61,6 м/ч,

гдег = 7,8 г/см³ - удельный вес металла.

13. Определяем площадь наплавленного металла

0,026 см²

Швы 2 - 10 и 11 - 13 -выполняем полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа на постоянном токе обратной полярности проволокой Св-08МХ на следующих режимах.

1. Определяем требуемую глубину провара.

5 мм,

2. Определяем величину сварочного тока, обеспечивающую заданную глубину провара.

322 А,

гдеk_h = 1,55 мм/100 А - коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от условий проведения сварки.

3. Выбираем диаметр электродной проволоки

2 мм,

гдеj = 90 А/мм² - допустимая плотность тока.

4. Определяем напряжение на дуге

31 В

5. Определяем скорость сварки

24,8 - 37,2 м/ч = 0,68 - 1,03 см/с,

где А = 8000 - 12000А*м/ч - коэффициент, зависящий от диаметра электрода, примем .

6. Рассчитываем погонную энергию сварки

2545 Кал/см

гдез_и = 0,85 - эффективный к.п.д. нагрева.

7. Определяем коэффициент формы провара

3,37,

гдеk' =1,11- коэффициент, зависящий от рода и полярности тока.

8. Определяем глубину провара

0,42 см

10. Устанавливаем вылет электрода, равный 20 мм.

11. Определяем коэффициент наплавки

=

г/А · ч

·=0,0278

где l и d_э - вылет и диаметр электрода в мм. Вылет электрода примем 50 мм.

г/А · ч

12. Определяем скорость подачи электродной проволоки

15,1 м/ч,

гдег = 7,8 г/см³ - удельный вес металла.

13. Определяем площадь наплавленного металла

0,16 см²

Швы 14 - 19выполняем ручной дуговой сваркой. При этом швы 14 и 15 являются переходным слоем и применяются электроды маркиОЗЛ-6, а швы 16 - 19завариваются электродами марки ОЗЛ-20.

Швы 14 - 19:

Диаметр электрода выбираем 4 мм.

а) Определим сварочный ток:

I_св = рЧd_э²Чj/4 = 3,14Ч16Ч14,5/4 = 182А

Примем I_св = 180 А

б) Напряжение на дуге составляет 20 - 36 В и выбирается исходя из рекомендаций указанных в паспорте на данную марку электродов.

в) Определим скорость сварки

F_n = = 24,3 мм²

= 11,5 г/А*ч

=

После приварки всех штуцеров к корпусу, произвести контроль качества сваренных швов внешним осмотром и УЗД, устранить дефекты.

После сварки всех швов аппарата необходимо произвести термическую обработку, а именно высокий отпуск.

3.4 Сварка опоры и приварка ее к корпусу аппарата

Сварку опор выполнить в СО₂ ГОСТ 8050-85 полуавтоматом ПДГ-505, источник ВДУ-504, проволокой Св-08МХ диаметра 2 мм по ГОСТ 2246-76.

Режимы сварки, а также сварочные материалы представлены на чертеже. Сварку опоры провести в следующей последовательности:

- Сварить продольные швы опорных обечаек;

- Сварить опорное кольцо;

- Приварка опорного кольца и скоб к опорной обечайке;

- Приварка опоры к днищу аппарата.

Сварку днища с опорой осуществляем при помощи сварочной колонны и манипулятора (рисунок 28 и 29).

1- стойка; 2 - штанга; 3 - сварочный полуавтомат

Рисунок 28 - Колонна со сварочным полуавтоматом

1-привод; 2- станина; 3 - планшайба

Рисунок 29 - Манипулятор карусельного типа

Таблица 23 - Техническая характеристика сварочного манипулятора МАС-3

Грузоподъемность, кг	3000
Диаметр свариваемых швов, мм	1600 - 3500
Частота вращения шпинделя, об/мин	0,02 - 0,27
Угол наклона планшайбы, 0	120
Допустимый сварочный ток, А	2000
Габаритные размеры, мм	2350Ч2000Ч2160
Масса, кг	7400

Разделка кромок нестандартная, образованная в результате сопряжения обечайки опоры и аппарат корпуса (рисунок 30). Режимы и сварочные материалы представлены в таблице на 3 листе графической части работы.

Рисунок 30 - Приварка аппарата к опоре

После сварки всех швов аппарата необходимо произвести термическую обработку, а именно высокий отпуск.

3.5 Выбор режимов отпуска

Термическая обработка сварных соединений из перлитных сталей производится с целью улучшения структуры и свойств металла шва и околошовной зоны, снятия остаточных сварочных напряжений при сварке сталей больших толщин или сохранения точных размеров изделия независимо от толщины свариваемой стали, повышения стойкости против локальных разрушений изделия из хромомолибденовой стали при эксплуатации их в условиях высоких температур.

При проведении отпуска рекомендуется:

- Следует подвергать отпуску непосредственно после сварки.

- Допускаемая скорость нагрева при толщине свариваемого металла до 40 мм не должна быть более 230 град/час. Наибольший перепад температур при нагреве изделия на любых его участках не должен превышать 50С.

- В процессе выдержки при температуре отпуска перепад температур для отдельных участков крупных изделий не должен превышать 20С.

- Для исключения остаточных термических напряжений и деформаций необходимо, чтобы скорость охлаждения изделия не превышала 230 град/час при толщине металла до 40 мм. После охлаждения изделия в печи до 350С дальнейшее охлаждение допускается на воздухе.

4. Контроль качества сварных швов

В сварных соединениях не допускаются следующие наружные дефекты:

а) трещины всех видов и направлений;

б) свищи и пористость наружной поверхности шва;

в) подрезы, наплывы, прожоги и незаваренные кратеры;

г) смещение и совместный увод кромок свариваемых элементов свыше норм, предусмотренных в ОСТ 26-291-71;

д) несоответствие формы и размеров шва требованиям стандартов, технических условий или чертежей на изделие.

В сварных соединениях не допускаются следующие внутренние дефекты:

а) трещины всех видов и направлений, расположенные в металле шва, по линии сплавления и в околошовной зоне основного металла, в том числе и микротрещины, выявляемые при микроисследовании;

б) непровары (несплавления), расположенные в сечении сварного соединения (между отдельными валиками или слоями шва и между основным металлом и металлом шва);

в) свищи;

г) поры в виде сплошной сетки;

д) единичные шлаковые и газовые включения по группе А ГОСТ 7512-69 глубиной свыше 10% от толщины стенки и более 3 мм длиной, более 0,2 S при толщине стенки S до 40 мм;

е) цепочки пор и шлаковых включений по группе Б ГОСТ 7512-69, имеющих суммарную длину дефектов более толщины стенки на участке шва, равном десятикратной толщине стенки (360 мм), а также имеющие отдельные дефекты с размерами превышающими указанные в п. д.

ж) скопление газовых пор и шлаковых включений по группе В ГОСТ 7512-69 в отдельных участках шва свыше 5 шт. на 1 см² площади шва;

максимальный линейный размер отдельного дефекта по наибольшей протяженности не должен превосходить 1,5 мм, а сумма их линейных размеров не должна быть более 3 мм;

з) смещение основного и плакирующих слоев в сварных соединениях двухслойных сталей свыше норм, предусмотренных в ОСТ 26-291-71;

и) в сварных соединениях двухслойных сталей усиление основного шва не должно располагаться выше линии раздела слоев более, чем на 30% толщины плакирующего слоя, а доля основного металла в составе коррозионностойкого слоя шва не должна превышать 25-30%.

Назначаем следующие виды контроля качества сварных швов:

- внешний осмотр;

- металлографические исследования;

- ультразвуковой контроль;

- механические испытания;

- гидростатические испытания;

- стилоскопирование.

4.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре невооруженным глазом или через лупу проверяют наличие трещин, подрезов, свищей, прожогов, непроваров и др. Некоторые из этих дефектов, такие как прожоги, непровары, незаваренные кратеры, свищи являются недопустимыми и подлежат вырубке и повторной заварке. Так же определяют дефекты формы шва, распределение чешуек, характер распределения шлака в усилении шва. Неравномерная чешуйчатость, разная ширина и высота шва указывает на колебания мощности дуги, частые её обрывы и неустойчивость горения. Геометрические размеры швов определяют с помощью шаблонов и линеек. Внешнему осмотру подвергаются все сварные швы.

4.2 Металлографические исследования

Металлографические макро- и микроисследования должны проводиться на образцах, вырезанных из контрольного сварного соединения поперек сварного шва согласно ГОСТ 3242-69.

Контролируемая поверхность образца должна включать сечение шва с зонами термического влияния и прилегающими к ним участками основного металла.

Качество сварного соединения по результатам металлографических исследований должно соответствовать требованиям ОСТ 26-291-71.

4.3 Ультразвуковой контроль

Ультразвуковая дефектоскопия (УЗД) применяется для выявления внутренних дефектов и является проникающим, неразрушающим методом контроля и проводится согласно ГОСТ 14782. Обязательному контролю УЗД подлежат:

- стыковые, угловые и тавровые соединения, доступные для контроля, в объеме от 10% до 100%. Так как данный сосуд относится к первой группе, то УЗД подлежит 100% сварных швов;

- места пересечений и сопряжений сварных соединений;

- перекрываемые укрепляющими кольцами участки сварных швов; УЗД будем осуществлять при помощи дефектоскопа УДГ-14, технические данные которого представлены таблице 24.

Таблица 24 - Техническая характеристика дефектоскопа УДГ-14

Параметр	Величина
Частота ультразвука, излучаемая наклонным искателем, МГц	2,5
Максимальная условная чувствительность по эталону №1 при = 40 и f = 2,5 МГц, мм	50
Мёртвая зона при работе с искателем мм, =40/50	8/3
Максимальная глубина прозвучивания при работе прямым искателем, мм	700
Дополнительные индикаторы	динамик; лампочка
Режимы контроля	от поверхности; по слоям
Источник питания	сеть напряжением 220В
Углы призм искателя	30, 40, 50

4.4 Механические испытания

Механические испытания будем проводить с целью определения следующих параметров: предела прочности; угла загиба; ударной вязкости.

Определение предела прочности осуществляем в соответствии с ГОСТ 6996-66 на прямоугольных образцах, нарезанных из контрольной пластины. Предел прочности определяется при температуре +20°С. Для этого необходимо два образца типа XIII (рисунок 32) со снятием усиления по ГОСТ 6996-66.

Рисунок 31 - Образец для определения предела прочности

Предел прочности определяется по формуле:

,

где Р - усилие разрушения;

F₀- первоначальная площадь поперечного сечения.

Толщина образца равна толщине основного металла: S =36 мм.

Ширина рабочей части образца b = 25±0,5 мм.

Ширина захватной части образца b₁ =35 мм.

Длина рабочей части образца l =100 мм.

Общая длина образца L =l + 2·h.

Длина захватной части h устанавливается в зависимости от конструкции испытательной машины.

Предел прочности должен быть не менее 500 МПа.

На таких плоских образцах не удается получить относительное удлинение, то есть определить пластические свойства сварного соединения из-за неравномерного течения образца по сечению. В связи с этим пластические свойства сварного соединения определяются испытанием на угол загиба плоских образцов (рисунок 32).

Испытания проводят для стыковых соединений. При испытании определяют способность соединения принимать заданный по размеру и форме изгиб. Эта способность характеризуется углом изгиба б (рисунок 8), при котором в растянутой зоне образца образуется первая трещина, развивающаяся в процессе испытания. Если длина трещин, возникающих в процессе испытания в растянутой зоне образца, не превышает 20 % его ширины, но не более 5 мм, то они не являются браковочным признаком. Определяют также место образования трещины или разрушения (по металлу шва, металлу околошовной зоны или основному металлу).

Угол загиба должен быть не менее 60…80°.

Испытания на угол загиба проводим при температуре +20°С. Для этого необходимо два образца типа XXVII по ГОСТ 6996 - 66.

Рисунок 32 - Схема испытания сварного соединения на изгиб

Рисунок 33 - Образец для определения угла загиба

Рисунок 34 - Схема испытания на изгиб

Толщина образца S - 36

Ширина образца b - 30

Общая длина образца L = D + 2,5·S + 80

Длина рабочей части образца l = 0,33·L

Расстояние между опорами K = D + 2,5·S

Ответственной за прочность конструкции является сталь 12МХ, которая относится к перлитному классу. Согласно ОСТ 26.291-94 угол загиба в таком случае должен составлять = 60° - 80°. В этом случае пластические свойства металла шва считаются приемлемыми.

Если результаты, полученные по какому-либо виду механических испытаний, неудовлетворительные, то проводятся повторные испытания на удвоенном количестве образцов, результаты которых считаются окончательными.

Для испытания на ударную вязкость необходимо по три образца (рисунок 35) на шов по ГОСТ 6996-66 с V-образным надрезом по оси шва.

Испытание проводим на маятниковом копре. Ударная вязкость в данном случае должна составлять а_н = 35 Дж/см².

Рисунок 34 - Образец для испытания на ударную вязкость

4.5 Гидростатические испытания

При гидроиспытаниях определяем прочность и герметичность сосуда. Гидроиспытаниям подлежат сосуды после их полного изготовления. Давление равно 3±0,15 МПа. Для гидроиспытаний используют воду. Температура воды не должна превышать +40°С. При заполнении сосуда водой из внутреннего объема корпуса должен быть полностью удален воздух. Время выдержки сосуда под испытательным давлением должно быть не более 10 мин.

После выдержки под испытательным давлением, давление снижается до расчетного и производится визуальный осмотр наружной поверхности сосуда и сварных соединений. После испытания вода полностью удаляется.

Результаты гидроиспытаний считаются удовлетворительными, если отсутствуют падение давления по манометру, пропуски испытательной среды, запотевание, пропуски пузырьков, признаки разрывов, остаточные деформации.

4.6 Стилоскопирование сварных соединений

Стилоскопирование свариваемых деталей и сварных швов должно производиться с целью установления соответствия типа использованной стали и сварочных материалов требуемым. В процессе стилоскопирования следует определять в металле шва наличие хрома и молибдена.

Должны контролироваться:

- каждый сварной шов в одной точке через каждые 2 м;

- места исправления каждого сварного шва;

- наплавка не менее чем в одной точке.

При получении неудовлетворительных результатов контроля должно производиться повторное стилоскопирование того же сварного соединения на удвоенном количестве точек.

При неудовлетворительных результатах повторного контроля должен производиться спектральный или химический анализ сварного соединения, результаты которого считаются окончательными.

Заключение

В курсовом проекте разработана оптимальная технология изготовления адсорбера. Данная технология обеспечивает требуемый уровень экономичности при изготовлении заготовок. Выбранные схемы раскроя в процессе заготовительных операций позволяют получить коэффициент отхода листового металла на изделие менее 10 %. Полностью соблюдены нормативные требования, предъявляемые к изготовленным изделиям.

Подобраны необходимое оборудование и приспособления. Сборка корпуса аппарата под сварку осуществляется с помощью специальных установок и приспособлений (винтовых стяжек, упоров, полуструбцин и т.д.).

Сварка продольных и кольцевых стыков обечаек, стыков днищ, и стыка фланца с обечайкой осуществляется автоматической сваркой под флюсом на специальном оборудовании. Приварка штуцеров осуществляется полуавтоматической сваркой в защитных газах и РДС.

Согласно требований ОСТ 26-291-94 назначены методы контроля качества сварных соединений. Проведены необходимые механические и гидравлические испытания, позволяющие гарантировать требуемую работоспособность и надежность сварной конструкции.

Список использованной литературы

1. Акулов А.И., Гельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением.-М.: Машиностроение, 1977.

2. Виноградов В.С. Технологическая подготовка производства сварных конструкций в машиностроении.-М.: Машиностроение, 1981.

3. Гитлевич А.Д. и др. Альбом механического оборудования сварочного производства.-М.: Высшая школа, 1974.

4. Куркин С.А. Технология изготовления сварных конструкций. Атлас чертежей. М.: Машиностроение, 1962.

5. Куркин С.А. и др. Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций. Атлас,-М.: Машиностроение, 1989.

6. Отраслевой стандарт ОСТ 26.291-87. Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования. Министерство химического и нефтяного машиностроения,-М.: 1980.

7. РТМ 26.28-70 Полуавтоматическая сварка химической и нефтяной аппаратуры из углеродистых и низколегированных сталей в защитной среде углекислого газа.

8. Рыжков Н.И. Производство сварных конструкций в тяжелом машиностроении.-М.: Машиностроение, 1983.

9. Севбо П.Н. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования.-Киев: Наукова думка, 1978.

10. Расчет режимов дуговой сварки: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / Сост. Е. П. Покатаев.- Волгоград: ВолгПИ, 1987.-47с.

Приложения



Размещено на Allbest.ru

...