Проектирование металлической балочной клетки

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Институт машиностроения «ЛМЗ-ВТУЗ»

Кафедра «Оборудование и технология производства метало - конструкций»

Предмет: «Расчет и проектирование сварочных конструкций»

Тема: «Проектирование металлической балочной клетки»

Работу выполнил:

Студент группы: 5306

Бугаков Г.В

Введение

На сегодняшний день практически ни одно крупное предприятие не может обойтись без использования промышленных емкостей, баков, резервуаров и специальных хранилищ. Большинство емкостей изготавливается из нержавеющей стали, так как этот материал отвечает всем требованиям по безопасности и надежному хранению. Выбор марки стали осуществляется, исходя из целевых задач, которые будет выполнять резервуар и климатической зоны, в которой он будет эксплуатироваться. Для того чтобы емкость отвечала всем требованиям, требуется квалифицированный подход опытных специалистов. Во время производства следует соблюдать все параметры, нормы и ГОСТы, которые регламентируют процессы проектирования и производства резервуаров. При проектировании следует учитывать и дополнительное оборудование, которые используется для контроля и обеспечения безопасности. Рассмотрим цилиндрические резервуары:

В зависимости от расположения в пространстве, цилиндрические резервуары делятся на вертикальные и горизонтальные. Горизонтальные цилиндрические резервуары используются для хранения нефти и нефтепродуктов, как под давлением (до 70 кПа 7000 мм вод. столба), так и без него. Резервуары имеют простую форму, удобно при транспортировке по железной дороге, но ограничивает диаметр до 3,25 м. В отдельных случаях диаметр резервуара может доходить до 4,0 м. Наиболее распространенные резервуары объемом 5, 10, 25, 50, 75 и 100 м3. Горизонтальные резервуары могут быть надземного и подземного расположения.

В дипломном проекте мы рассмотрим вертикальные резервуары объемом до 50000 м3. На рис.1 представлена нефтебаза с резервуарами емкостью от 1000 до 50000 м3.



Рис.1. Резервуары цилиндрические, вертикальные, предназначенные для хранения воды, нефтепродуктов, химических продуктов.

Резервуары в основном выполняются методом рулонирования, но существует еще один способ - полистовой, который используется при постройке резервуаров размером 50000 м3 и более. Первый способ осуществляется непосредственно на монтаже, второй - в два этапа. Вначале на заводе свариваются монтажные заготовки дна, образующей и крыши. После чего эти элементы рулонируют и перевозят на место монтажа. Там производят сборку и сварку.

Задачи проекта:

Выбор способов сварки;

Выбор оборудования ;

Выбор материалов;

Назначение методов контроля качества;

Организация испытаний готовых изделий;

Организация безопасной жизнедеятельности при изготовлении и монтаже;

Расчет технико-экономической эффективности проекта.

1. Классификации и назначение резервуаров

По конструктивным особенностям резервуары подразделяются на следующие типы:

- со стационарной крышей без понтона (РВС);

- со стационарной крышей и понтоном (РВСП);

- с плавающей крышей (РВСПК). Резервуары (РВС) с плавающей крышей используют для хранения нефтепродуктов (нефть, бензины, керосины, реактивное топливо) с давлением насыщенных паров (ДНП) от 26,6 кПа до 93,3 кПа и температурой воспламенения менее 61° С. Плавающие крыши применяются в резервуарах без стационарной крыши в районах с нормативной снеговой нагрузкой до 1,5 кПа.

Выбор типа резервуара осуществляется в зависимости от классификации хранимого продукта по температуре вспышки и давлению насыщенных паров при температуре хранения:

а) для ЛВЖ при давлении насыщенных паров свыше 26,6 кПа (200 мм рт. ст.) до 93,3 кПа (700 мм рт. ст.) (нефть, бензины, авиакеросин, реактивное топливо) применяются:

- резервуары с плавающей крышей;

- резервуары со стационарной крышей и понтоном;

- резервуары со стационарной крышей без понтона, оборудованные газовой обвязкой (ГО) или установкой улавливания легких фракций (УЛФ);

б) для ЛВЖ при давлении насыщенных паров менее 26,6 кПа (200 мм рт. ст.), а также для ГЖ с температурой вспышки выше 61°С (мазут, дизельное топливо, бытовой керосин, битум, гудрон, масла, пластовая вода) применяются резервуары со стационарной крышей без понтона, ГО и УФЛ.

В зависимости от номинального объема резервуары рекомендуется подразделять на четыре класса опасности:

класс I - резервуары номинальным объемом более 50000 *;

класс II - резервуары номинальным объемом от 20000 до 50000 * включительно, а также резервуары номинальным объемом от 10000 до 50000 * включительно, расположенные непосредственно по берегам рек, крупных водоемов и в черте городской застройки;

класс III - резервуары номинальным объемом от 1000 и менее 20000 *;

класс IV - резервуары номинальным объемом менее 1000 *.

_____________________________________________________________

*При проектировании класс опасности рекомендуется учитывать при назначении специальных требований в рабочей документации к материалам и объемам контроля, коэффициента надежности по назначению и выборе методов расчета.

В дипломном проекте необходимо разработать технологию приварки люка к стенке цилиндрического резервуара. На рис.2, 3 представлены чертежи люка приваренного к стенке резервуара.



1. Края отверстий, вырезанных в стенке резервуара, для люка должны быть очищены и не иметь шероховатостей, превышающих 1 мм, а для конструкций возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже - 40 °С - 0,5 мм.

2. Отверстие для установки люка должно быть усиленно накладкой (воротником), расположенным по периметру отверстия.

- Минимальная площадь поперечного сечения накладки (в вертикальном направлении, совпадающем с диаметром отверстия), должна быть не менее произведения величины диаметра отверстия на толщину листа стенки резервуара. Рекомендуется выбирать толщину накладки, равную толщине стенки.

- Усиление стенки в зоне врезки может не производиться в случае применения в данной зоне стенки вставок - листов большей толщины, которая определяется соответствующим расчетом.

3. Прочность материала накладки предпочтительно должна быть такой же, как и у материала стенки. Допустимо применение материала накладки с характеристиками прочности до 80 % основного металла стенки при условии сохранения эффективности усиления. Использование материала для накладок с прочностью большей, чем у материала стенки не должно учитываться в запас прочности.

4. Катет (К) сплошных угловых швов крепления накладки к стенке резервуара в зоне люка должен быть равен толщине стенки при t = 4 ч 6 мм; k = t - 1 мм при t = 7 ч 10 мм; k = t - 2 м при t = 11 ч 15 мм; k = t - 3 мм при t = 16 ч 22 мм; k = t - 4 мм при t ? 23 мм.

Усиливающая накладка должна иметь контрольное отверстие М 10, раззенкованное с обратной стороны и расположенное на горизонтальной оси люка

II. МАТЕРИАЛЫ

Стали, используемые в конструкциях резервуаров, должны удовлетворять стандартам и техническим условиям, а также требованиям настоящих Правил.

2.1 Общие требования к материалам

Все элементы конструкций по требованиям к материалам разделяются на две группы:

основные конструкции:

подгруппа А - стенка, привариваемые к стенке листы днища или кольцевые окрайки, обечайки люков и патрубков в стенке и фланцы к ним, привариваемые к стенке усиливающие накладки, опорное (верхнее) кольцо жесткости;

подгруппа Б - центральная часть днища, анкерные крепления, каркас крыши (включая фасонки), настил крыши, самонесущие конические крыши, плавающие крыши, промежуточные кольца жесткости, оболочки люков и патрубков на крыше;

вспомогательные конструкции: лестницы, площадки, ограждения и др.

Для конструкций резервуаров должна применяться сталь, выплавленная электропечным, кислородно-конвертерным или мартеновским способом. В зависимости от требуемых показателей качества и толщины проката сталь должна поставляться в состоянии после горячей прокатки, термической обработки (нормализации или закалки с отпуском) или после контролируемой прокатки.

Для основных конструкций подгруппы А должна применяться только спокойная (полностью раскисленная) сталь. Классы прочности поставляемой углеродистой, низкоуглеродистой и низколегированной стали для изготовления конструкций указанной подгруппы должны соответствовать табл. 2.1. Для основных конструкций подгруппы Б должна применяться спокойная или полуспокойная сталь.

Для вспомогательных конструкций наряду с выше перечисленными сталями с учетом температурных условий эксплуатации возможно применение стали С235.

2.2 Химический состав и свариваемость

При сварке плавлением качество сварочных материалов и технология сварки должны обеспечивать прочность и вязкость металла сварного соединения не ниже, чем требуется для исходного основного металла.

Углеродный эквивалент стали с пределом текучести 390 МПа и ниже для основных элементов конструкций не должен превышать 0,43. Расчет углеродного эквивалента производится по формуле

где С, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, Р - массовые доли углерода, марганца, кремния, хрома, никеля, меди, ванадия и фосфора по результатам плавочного анализа (ковшовой пробы).

Таблица 2.1

Класс прочности	Минимальная температура, при которой гарантируется ударная вязкость, °С
	+ 10	0	- 10	- 15	- 20	- 30	- 35	- 40	- 60
255	С 255 (ВСт3сп) 20,1-40 мм**	С 255 (ВСт3сп) 10,1-20 мм	С 255 (ВСт3сп) 4-10 мм
315*			С 315 40,1-50 мм	С 315 20,1-40 мм	С 315 4-20 мм
345					С 345 (09Г2С) 40,1-50 мм	С 345 (09Г2С) 20,1-40 мм	С 345 (09Г2С) 10,1-20 мм	С 345 (09Г2С) 4-10 мм
								(09Г2-У) 8-32 мм
									(08ГНБ) 8-25 мм
390								(10Г2ФБ) 4-28 мм
								(09ГБЮ) 4-12 мм
440					(10Г2СБ) 8-25 мм
						08Г2БТ-У, 08Г2Б-У 8-16 мм
590								С590к (12ГН2М ФАЮ) 10-40 мм
									(12ГН2М ФАЮ-У) 10-40 мм

* Прокат из стали, микролегированной титаном, поставляется в горячекатаном или термообработанном состоянии; из стали, микролегированной ванадием (0,020 ч 0,060 %), поставляется после термообработки или контролируемой прокатки.

** Здесь и далее форма записи соответствует условию: свыше 20 до 40 мм.

При отсутствии в сертификатах на сталь сведений о содержании меди и ванадия расчет углеродного эквивалента производится из условия содержания в прокате меди и ванадия в количестве 0,30 и 0,01 % по массе соответственно.

2.3 Сортамент листов

Листовая сталь изготовляется толщиной 4 ч 50 мм, шириной 1500 ч 3000 мм, длиной 6000 ч 12000 мм с обрезными кромками. Сталь должна поставляться с симметричным расположением поля допуска по толщине либо с несимметричным расположением поля допуска по толщине, но имеющим постоянное предельное нижнее отклонение, равное 0,3 мм.

По точности изготовления листовой прокат должен применяться:

- по толщине: ВТ - высокая, AT - повышенная;

- по ширине: АШ - повышенная, БШ - нормальная;

- по плоскостности: ПО - особо высокая, ПВ - высокая.

Соответствующие предельные отклонения по толщине и ширине листов приводятся в табл. 2.2, 2.3 и 2.4.

Серповидность (СП) листов должна быть пониженной и на базе 1 м не должна превышать 2 мм.

Требования к точности по длине, нормы плоскостности должны соответствовать требованиям стандартов.

Таблица 2.2

Толщина, мм	Предельные отклонения по толщине листов для симметричного поля допусков при точности ВТ и AT при ширине, мм
	1500	Св. 1500 до 2000	Св. 2000 до 3000
	ВТ	AT	ВТ	AT	ВТ	AT
От 5 до 10 вкл.	± 0,4	± 0,45	± 0,45	± 0,5	± 0,5	± 0,55
Св. 10 до 20 вкл.	± 0,4	± 0,45	± 0,45	± 0,5	± 0,55	± 0,6
Св. 20 до 30 вкл.	± 0,4	+0,5	± 0,5	± 0,6	± 0,6	± 0,7
Св. 30 до 45 вкл.		± 0,6		± 0,7		± 0,9

Таблица 2.3

Толщина, мм	Предельные отклонения по толщине листов для симметричного поля допусков при точности ВТ и AT при ширине, мм
	1500	Св. 1500 до 2000	Св. 2000 до 3000
	ВТ	AT	ВТ	AT	ВТ	AT
От 5 до 10 вкл.	+ 0,5 - 0,3	+ 0,6 - 0,3	+ 0,6 - 0,3	+ 0,7 - 0,3	+ 0,7 - 0,3	+ 0,8 - 0,3
Св. 10 до 20 вкл.	+ 0,5 - 0,3	+ 0,6 - 0,3	+ 0,6 - 0,3	+ 0,7 - 0,3	+ 0,8 - 0,3	+ 1,0 - 0,3
Св. 20 до 30 вкл.	+ 0,5 - 0,3	+ 0,7 - 0,3	+ 0,7 - 0,3	+ 0,9 - 0,3	+ 0,9 - 0,3	+ 1,1 - 0,3
Св. 30 до 45 вкл.	+ 0,7 - 0,3	+ 0,9 - 0,3	+ 0,9 - 0,3	+ 1,1 - 0,3	+ 1,1 - 0,3	+ 1,5 - 0,3

Таблица 2.4

Толщина, мм	Предельные отклонения по ширине при точности АШ и БШ и ширине листа, мм
	менее 2000	2000 и более
	повышенная АШ	нормальная БШ	повышенная АШ	нормальная БШ
До 16 вкл.	10	15	15	20
Св. 16 до 45 вкл.	15	25	20	25

Для резервуаров, возводимых на территории Российской Федерации, по согласию заказчика допускается поставка листового проката по точности его изготовления с предельными отклонениями по толщине и ширине листов в соответствии с обозначениями и требованиями действующих стандартов.

2.4 Расчетная температура металла

За расчетную температуру металла принимается наиболее низкое из двух следующих значений:

- минимальная температура складируемого продукта;

- температура наиболее холодных суток для данной местности (минимальная среднесуточная температура), повышенная на 5 °С.

При определении расчетной температуры металла не учитываются температурные эффекты специального обогрева и теплоизоляции резервуаров.

Температура наиболее холодных суток для данной местности определяется с обеспеченностью 0,98 по таблице температур наружного воздуха в соответствии с требованиями строительных норм и правил.

Для резервуаров с рулонной технологией сборки расчетная температура металла, принимаемая по п. 2.4.1, при толщинах более 10 мм понижается на 5 °С.

2.5 Рекомендуемые стали

Выбор марки стали для основных элементов конструкций должен производиться с учетом требуемых класса прочности (гарантированного минимального предела текучести), ударной вязкости, толщины проката. В табл. 2.1. приводятся рекомендуемые марки листовой стали, различающиеся по классу прочности, требованиям к ударной вязкости с указанием используемых толщин. В этой же таблице указаны технические условия, по которым поставляется сталь. В табл. 2.5приводятся требования к химическому составу, а в табл. 2.6 - к механическим свойствам стали.

По требованию заказчика допускается применять для конструкций резервуаров стали по международным стандартам и национальным стандартам других стран. При этом требования к характеристикам и качеству стали не должны быть ниже соответствующих требований к отечественным сталям, рекомендованным настоящими Правилами.

2.6 Материал изделия

Для вспомогательных конструкций наряду с выше перечисленными сталями с учетом температурных условий эксплуатации возможно применение стали С235.

Характеристика материала С235

Марка :	С235
Заменитель:	Ст3кп2
Классификация :	Сталь для строительных конструкций
Применение:	изготовления проката, предназначенного для строительных ста конструкций со сварными и другими соединениями

Химический состав в % материала С235

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu
до 0.22	до 0.05	до 0.6	до 0.3	до 0.05	до 0.04	до 0.3	до 0.012	до 0.3

Технологические свойства материала С235

Свариваемость:	без ограничений.

3. КОНСТРУКЦИЯ РЕЗЕРВУАРОВ

3.1 Сварные соединения и швы

3.1.1 Термины и определения сварных соединений принимать в соответствии с нормативными документами на сварку

Стыковое соединение - сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями.

Угловое соединение - сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте их примыкания.

Нахлесточное соединение - сварное соединение двух элементов, расположенных параллельно и частично перекрывающих друг друга.

Тавровое соединение - сварное соединение, в котором торец одного элемента приварен под прямым углом к боковой поверхности другого элемента.

3.1.2 Термины и определения сварных швов

Стыковой шов - сварной шов стыкового соединения с различной разделкой кромок: прямоугольной, Х-образной, К-образной, V-образной.

Угловой шов - сварной шов углового, нахлесточного или таврового соединения.

Типы сварных швов:

непрерывный шов - сварной шов без промежутков по длине;

прерывистый шов - сварной шов с промежутками по длине, участки шва должны быть не менее 50 мм;

прихватки, выполняемые для фиксации взаимного расположения свариваемых элементов.

3.1.3 Конструктивные элементы сварных соединений и швов

как правило, должны соответствовать требованиям стандартов на применяемый вид сварки

для ручной дуговой сварки;

для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом;

для дуговой сварки в среде защитных газов.

3.1.4 Общие требования к сварным соединениям

Сварные швы соединений должны быть плотнопрочными и соответствовать основному металлу по показателям стандартных механических свойств металла шва: пределу текучести, временному сопротивлению, относительному удлинению, ударной вязкости, углу загиба.

Для улучшения коррозионной стойкости металл шва и основной металл по химическому составу должны быть близки друг к другу.

Технологию сварки следует выбирать таким образом, чтобы избежать возникновения значительных сварочных деформаций и перемещений элементов конструкций.

3.1.5 Ограничения на сварные соединения и швы

Прихватки не рассчитываются на силовые воздействия.

Стыковые соединения деталей неодинаковой толщины при разнице, не превышающей значений, указанных в табл. 3.1, могут выполняться так же, как и деталей одинаковой толщины; конструктивные элементы разделки кромок и размеры сварочного шва следует выбирать по большей толщине.

Таблица 3.1

Толщина тонкой детали, мм	Допускаемая разница толщины, мм
до 4	1
свыше 4 до 20	2
свыше 20 до 30	3
свыше 30	4

При разности в толщине свариваемых деталей выше значений, указанных в табл. 3.1, на детали, имеющей большую толщину, должен быть сделан скос под углом 15 ° с одной или с двух сторон до толщины тонкой детали. При этом конструкцию разделки кромок и размеры сварного шва следует выбирать по меньшей толщине.

Не допускается смещение свариваемых кромок более:

а) 1,0 мм - для деталей толщиной t = 4 ч 10 мм;

б) 0,1 t - для деталей толщиной t = 10 - 40 мм, но не более 3 мм.

Максимальные катеты угловых сварных швов не должны превышать 1,2 толщины более тонкой детали в соединении.

Для деталей толщиной 4 - 5 мм катет углового сварного шва должен быть равен 4 мм.

Для деталей большей толщины катет углового шва определяется расчетом или конструктивно, но должен быть не менее 5 мм.

Заводские сварные соединения рулонных заготовок выполняются встык.

Нахлесточное соединение со сваркой с одной стороны допускается при сборке днища и крыши из рулонных заготовок с величиной нахлестки не менее 30 мм. При полистовой сборке днищ и крыш допускаются сварные соединения листов встык на подкладке и нахлесточные соединения с величиной нахлестки 5 t, но не менее 30 мм.

3.2 Применяемые соединения

3.2.1 Вертикальные соединения стенки

Вертикальные соединения стенки должны быть стыковыми с полным проплавлением по толщине листов (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Вертикальные стыковые соединения стенки:

а - без разделки кромок; б - со скосом двух кромок; в - с двумя скосами кромок; г - с криволинейным скосом кромок.

Вертикальные соединения листов в прилегающих поясах стенки должны быть смещены относительно друг друга на расстояние не менее 8 t, где t - наибольшая из толщин листов прилегающих поясов.

Для резервуаров II и III класса при изготовлении стенки из рулонных полотнищ допускаются вертикальные заводские и монтажные стыковые соединения без смещения.

Расстояния между швами патрубков, усиливающих листов и швами стенки должны быть не менее: до вертикальных швов - 250 мм, до горизонтальных швов - 100 мм.

Вертикальные соединения первого пояса стенки должны располагаться на расстоянии не менее 100 мм от стыков окраек днища.

3.2.2 Горизонтальные соединения стенки

Горизонтальные соединения листов должны выполняться двусторонними стыковыми швами с полным проплавлением (рис. 3.2).

Рис. 3.2 Горизонтальные стыковые соединения стенки:

а) без разделки кромок; б) с криволинейным скосом одной кромки верхнего листа; в) с двумя скосами одной кромки верхнего листа.

Листы вышележащего пояса должны располагаться в пределах толщины листа нижележащего пояса. Взаимное расположение листов соседних поясов устанавливается проектом.

3.2.3 Соединения днища

Стыковые соединения применяются при заводском изготовлении рулонируемых полотнищ днищ. Стыковые соединения на остающейся подкладке применяются для сварки кольцевых окраек, а также при полистовой сборке центральной части днищ.

Нахлесточные соединения днища применяются для соединения между собой рулонируемых полотнищ днищ, листов центральной части днищ при их полистовой сборке, а также для соединения центральной части днищ с кольцевыми окрайками (рис. 3.3, 3.4, 3.5).

Рис. 3.3. Соединения полотнищ днища.

Рис. 3.4. Соединение листов центральной части днища.

Рис. 3.5. Соединение центральной части с окрайками днища.

3.2.4 Соединение днища со стенкой

Для соединения днища со стенкой применяется тавровое соединение. Для резервуаров с толщиной листов нижнего пояса стенки 20 мм и менее рекомендуется тавровое сварное соединение без разделки кромок (рис 3.6, а). Размер катета каждого углового шва должен быть не более 12 мм и не менее номинальной толщины окрайки.

Для резервуаров с толщиной листов нижнего пояса стенки более 20 мм должно применяться тавровое сварное соединение с разделкой кромок, представленное на рис. 3.6, б. Сварные швы должны выполняться, как минимум, в два прохода.



Рис. 3.6. Соединение днища со стенкой.

3.3 Исходные данные для проектирования

3.3.1 Общие положения

- расположение резервуаров - наземное на специально устроенном основании, выполненном по заданию заказчика;

- геометрические параметры - с учетом строительных норм и правил, требований противопожарных норм и с учетом геологических изысканий площадки строительства (в приложении 1 приведены основные параметры резервуаров объемом от 100 до 50000 м3, которые предпочтительно применять в соответствии с требованиями настоящего документа);

метод изготовления (полистовое или рулонное исполнение) - задает заказчик.

3.3.2 Данные, представляемые заказчиком

геометрические параметры или объем резервуара;

тип резервуара: со стационарной крышей (с понтоном или без понтона), с плавающей крышей и другие конструктивные особенности;

район строительства;

наименование хранимого продукта с указанием наличия вредных примесей в продукте (содержание серы, сульфидов водорода и т.д.) для обеспечения необходимых мероприятий;

удельный вес продукта;

максимальная и минимальная температура продукта;

избыточное давление и относительное разрежение;

нагрузка от теплоизоляции;

схема расположения и нагрузки от технологического оборудования;

потребность в зачистных люках и зумпфах;

оборачиваемость продукта (изменение уровня налива продукта во времени);

уровень подтоварной воды;

срок службы резервуара;

припуск на коррозию элементов резервуара.

Данные должны быть согласованы заказчиком и проектировщиком.

3.3.3 При отсутствии полного задания

следует руководствоваться п. 1.4 настоящих Правил.

3.4 Конструкция днища

Днища резервуаров могут быть плоскими или коническим с уклоном от центра или к центру (рекомендуемая величина уклона 1 : 100).

Все листы днища резервуаров объемом 1000 м3 и менее должны иметь номинальную толщину не менее 4 мм, исключая припуск на коррозию.

Днища резервуаров объемом от 2000 м3 и более должны иметь центральную часть и утолщенные кольцевые окрайки. Все листы центральной части днища указанных резервуаров должны иметь номинальную толщину не менее 4 мм, исключая припуск на коррозию.

Кольцо из листов окраек должно быть круговой формы с внешней стороны, внутренняя граница окраек может иметь форму правильного многоугольника с числом сторон, равным числу листов окрайки. Радиальная ширина окрайки должна обеспечивать расстояние между внутренней поверхностью стенки и швом приварки центральной части днища не менее 300 мм.

Толщина кольцевых окраек должна быть не менее величин, приведенных в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Толщина нижнего пояса стенки резервуара, мм	Минимальная толщина кольцевой окрайки, мм
До 7 вкл.	6
8 - 11 вкл.	7
12 - 16 вкл.	9
17 - 20 вкл.	12
20 - 26 вкл.	14
Свыше 26	16

Кольцевые окрайки собираются между собой с клиновидным зазором и свариваются между собой односторонними стыковыми швами на остающейся подкладке (см. рис. 3.5).

Центральная часть днища может быть выполнена как в полистовом, так и в рулонном исполнении. Рулонные полотнища изготовляются на заводе из листов, сваренных встык.

При монтаже центральной части днища полистовым методом применяются нахлесточные и стыковые соединения на остающейся подкладке (см. рис. 3.4).

Нахлесточные соединения днищ свариваются угловым швом только с верхней стороны (см. рис. 3.3).

В зоне пересечения нахлесточного соединения днища с нижним поясом стенки должна быть образована ровная поверхность (см. рис. 3.5).

3.5 Сварочные материалы

Сварочные материалы (электроды, сварочная проволока, флюсы, защитные газы) должны выбираться в соответствии с требованиями технологического процесса изготовления и монтажа конструкций и выбранных марок стали. При этом применяемые сварочные материалы и технология сварки должны обеспечивать механические свойства сварного шва не ниже свойств, установленных требованиями для рекомендуемых в настоящих Правилах выбранных сталей.

Требования к технологии выполнения сварных соединений

Способы, режимы и техника сварки резервуарных конструкций должны обеспечивать: требуемый уровень механических свойств для сварных соединений, предусмотренный проектом;

необходимую однородность и сплоченность металла сварных соединений;

оптимальную скорость охлаждения выполняемых сварных соединений, которая зависит от марки стали, углеродного эквивалента, толщины металла, режима сварки (погонной энергии), конструкции сварного соединения, а также температуры окружающей среды;

минимальный коэффициент концентрации напряжений;

минимальную величину сварочных деформаций и перемещений свариваемых элементов;

коэффициент формы каждого наплавленного шва (прохода) в пределах от 1,3 до 2,0 (при сварке со свободным формированием шва).

При сварке резервуарных конструкций в зимнее время необходимо систематически контролировать температуру металла и, если расчетная скорость осаждения металла шва превышает допускаемое значение для данной марки стали, необходимо организовать предварительный, сопутствующий или послесварочный подогрев свариваемых кромок. Требуемая температура и схема подогрева должны быть определены в ППР. Рабочие диапазоны скоростей охлаждения сталей, а также минимальные температуры, не требующие подогрева кромок при сварке, которые зависят от углеродного эквивалента, толщины металла, способа сварки и погонной энергии, также должны указываться в технологических проектах. Как правило, при осуществлении подогрева кромок следует нагревать металл на всю толщину в обе стороны от стыка на ширину 100 мм.

При сварке в зимнее время, независимо от температуры воздуха и марки стали, свариваемые кромки необходимо просушивать от влаги.

При использовании способов сварки с открытой дугой в зоне производства сварочных работ следует систематически контролировать скорость ветра. Допускаемая скорость ветра в зоне сварки должна указываться в ППР в зависимости от применяемых способов сварки и марок сварочных материалов. При превышении допускаемой скорости ветра сварка должна быть прекращена или должны быть устроены соответствующие защитные укрытия.

Сварка должна производиться при стабильном режиме. Колебания величины сварочного тока и напряжения в сети, к которой подключается сварочное оборудование, не должны превышать ± 5%.

Последовательность выполнения всех сварных соединений резервуара и схема выполнения каждого сварного шва в отдельности должны соблюдаться в соответствии с указаниями ППР исходя из условий обеспечения минимальных сварочных деформаций и перемещений элементов конструкций. При выполнении монтажных стыков стенки первыми, как правило, должны выполняться швы изнутри резервуара.

Не допускается выполнение сварочных работ на резервуаре при дожде, снеге, если кромки элементов, подлежащих сварке, не защищены от попадания влаги в зону сварки.

Все сварные соединения на днище и стенке резервуаров при ручной или механизированной сварке должны выполняться, как правило, не менее чем в два слоя. Каждый слой сварных швов должен проходить визуальный контроль, а обнаруженные дефекты должны устраняться.

Удаление дефектных участков сварных швов производится механическим методом (шлифмашинками или пневмозубилом) или воздушно-дуговой строжкой с последующей зашлифовкой поверхности реза.

Заварку дефектных участков сварных швов следует выполнять способами и материалами, предусмотренными технологией. Исправленные участки сварного шва должны быть подвергнуты повторному контролю физическими методами. Если в исправленном участке вновь будут обнаружены дефекты, ремонт сварного шва должен выполняться при обязательном контроле всех технологических операций руководителем сварочных работ.

Информация о выполненных ремонтных работах сварных соединений должна быть занесена в журнал контроля качества монтажно-сварочных работ.

Выполнение троекратного ремонта сварных соединений в одной и той же зоне должно согласовываться с разработчиком технологического проекта.

Удаление технологических приспособлений, закрепленных сваркой к корпусу резервуара, должно производиться, как правило, механическим способом или кислородной резкой с последующей зачисткой мест их приварки заподлицо с основным металлом и контролем качества поверхности в этих зонах. Вырывы основного металла или подрезы в указанных местах недопустимы.

После сварки швы и прилегающие зоны должны быть очищены от шлака и брызг металла.

резервуар сварка деформация испытание

4. Обоснование способа сварки

В соответствии целью дипломного проекта приварка люка выполняется в условиях монтажа, поэтому применение способов сварки ограничено ручной дуговой сваркой, механизированной сплошной и порошковой проволокой. Ручная дуговая сварка является штатным вариантом, который необходимо заменить более производительным способом. Рассмотрим эти способы и оценим их преимущества и недостатки применительно к монтажным условиям.

Сущность процесса сварки МИГ/МАГ

Механизированная дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа - это разновидность электрической дуговой сварки, при которой электродная проволока подается автоматически с постоянной скоростью, а сварочная горелка перемещается вдоль шва вручную. При этом дуга, вылет электродной проволоки, ванна расплавленного металла и ее застывающая часть защищены от воздействия окружающего воздуха защитным газом, подаваемым в зону сварки (рис.5).



Рис.5. Схема сварочного поста механизированной сварки

Главными компонентами процесса механизированной сварки являются:

- источник питания, который обеспечивает дугу электрической энергией;

- подающий механизм, который подает в дугу с постоянной скоростью электродную проволоку, которая плавится теплом дуги;

- защитный газ.

Дуга горит между изделием и плавящейся электродной проволокой, которая непрерывно поступает в дугу и которая служит присадочным металлом. Дуга расплавляет кромки деталей и проволоку, металл которой переходит на изделие в образующуюся сварочную ванну, где металл электродной проволоки перемешивается с металлом изделия (то есть основным металлом). По мере перемещения дуги расплавленный (жидкий) металл сварочной ванны затвердевает (то есть кристаллизируется), образуя сварной шов, соединяющий кромки деталей. Сварка выполняется постоянным током обратной полярности, когда плюсовая клемма источника питания подключается к горелке, а минусовая - к изделию. Иногда применяется и прямая полярность тока сварки.

В качестве источника питания используются сварочные выпрямители, которые должны иметь жесткую или полого-падающую внешнюю вольтамперную характеристику. Такая характеристика обеспечивает автоматическое восстановление заданной длины дуги при ее нарушениях, например, из-за колебаний руки сварщика (это, так называемое саморегулирование длины дуги). Более подробно источники питания для сварки МИГ/МАГ изложены в разделе «Источники питания для дуговой сварки»

В качестве плавящегося электрода может применяться электродная проволока сплошного сечения и трубчатого сечения. Проволока трубчатого сечения заполнена внутри порошком из легирующих, шлаковых и газообразующих веществ. Такая проволока называется порошковой, а процесс сварки, при котором она используется, - сварка порошковой проволокой.

Имеется довольно широкий выбор сварочных электродных проволок для сварки в защитных газах, отличающихся по химическому составу и диаметру. Выбор химического состава электродной проволоки зависит от материала изделия и, в некоторой степени, от типа применяемого защитного газа. Химический состав электродной проволоки должен быть близким к химическому составу основного металла. Диаметр электродной проволоки зависит от толщины основного металла, типа сварного соединения и положения сварки.

Основное назначение защитного газа - предотвращение прямого контакта окружающего воздуха с металлом сварочной ванны, вылетом электрода и дугой. Защитный газ влияет на стабильность горения дуги, форму сварного шва, глубину проплавления и прочностные характеристики металла шва. Более подробная информация о защитных газах, а также о сварочных проволоках приведена в разделе «Сварочные материалы».

Разновидности процесса сварки МИГ/МАГ

В Европе сварка плавящимся электродом в защитных газах носит краткое название MIG/MAG (МИГ/МАГ). MIG (МИГ) означает "Металл Инертный Газ". При этой разновидности процесса используется инертный (неактивный) газ, т.е. такой который не реагирует химически с металлом сварочной ванны, например аргон или гелий. Как правило, при сварке в чистом инертном газе, несмотря на хорошую защиту сварочной зоны от воздействия окружающего воздуха, формирование сварного шва ухудшается, а дуга становится нестабильной. Этих недостатков можно избежать если применять смеси инертных газов с небольшими добавками (до 1 - 2%) таких активных газов, как кислород или углекислый газ (СО2).

MAG (МАГ) означает "Металл Активный Газ". К этой разновидности сварки в защитных газах относится сварка в смесях инертных газов с кислородом или углекислым газом, содержание которых составляет 5 - 30%. При таком содержании кислорода или углекислого газа смесь становится активной, т.е. она влияет на протекание физико-химических процессов в дуге и сварочной ванне. Сварку малоуглеродистых сталей можно производить в среде чистого углекислого газа (СО2). В некоторых случаях использование чистого углекислого газа обеспечивает лучшую форму проплавления и снижает склонность к порообразованию.

Так как при данном способе сварки электродная проволока подается автоматически, а сварочная горелка перемещается вдоль шва вручную, этот способ сварки называется механизированным, а сварочная установка - механизированным аппаратом (сварочным полуавтоматом). Однако сварку в защитных газах можно выполнять также и в автоматическом режиме, когда используются передвижные тележки или передвижные сварочные головки.

Процессы сварки МИГ или МАГ подходят для сварки всех обычных металлов, таких как нелегированные и низколегированные стали, нержавеющие стали, алюминий и некоторые другие цветные металлы. Более того, этот процесс сварки может быть использован во всех пространственных положениях. Благодаря своим многочисленным преимуществам сварка МИГ/МАГ находит широкое применение во многих областях.

Сварочная проволока

Сварочная проволока классифицируются по группам и маркам стали. Стандартом предусмотрено три группы сварочной проволоки: 6 марок низкоуглеродистой проволоки (Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-10ГА и др.), 30 марок легированной проволоки (Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-15ГСТЮЦА и др.), 41 марка высоколегированной проволоки (Св-12Х11НМФ, Св-12Х13,Св-10Х17Т, Св-06Х19Н9Т и др.). Всего 77 марок сварочной проволоки различного химического состава, который регламентирует ГОСТ 2246-70.

Проволока бывает следующих диаметров: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм. Проволока с диаметром до 3 мм применяется в основном для сварки в среде защитных газов; от 1,6 до 6,0 - для ручной сварки штучными электродами; от 2,0 до 5,0 мм - для автоматической сварки под флюсом; Проволоки больших диаметров - для наплавочных работ. Первые две буквы "Cв" означают, что это сварочная проволока. Следующие за ними две цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента. Затем следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав проволоки. При содержании легирующих элементов в проволоке до 1-го процента ставится только буква этого элемента, а ежели содержание легирующих элементов больше 1 процента, то после буквы указывается процентное содержание этого элемента в целых единицах.

Порошковые проволоки могут использоваться как в защитных газах или под слоем флюса. Однако достаточно эффективно использование самозащитных проволок (рис.6).



Рис.6. Виды порошковой проволоки

Порошковая сварочная проволока может использоваться без дополнительной подачи газа в обычных условиях, и на ветру.

Порошковая сварочная проволока обеспечивает даже большую производительность, нежели при сварке в процессе струйного переноса, автоматическая сварка под флюсом, с использованием сплошной обмедненной проволоки. Но при этом, перед сваркой порошковым электродом, необходимо тщательно зачищать рабочие поверхности сопряженных деталей, что не всегда возможно в "полевых" условиях. Порошковая сварочная проволока также весьма требовательна к механизмам автоматической подачи сварочного аппарата. При деформации порошковая сварочная проволока становится практически непригодной к использованию. То и дело, ее приходится извлекать из сварочного оборудования и заменять на новую.

Применение порошковой сварочной проволоки - наплавка деталей различного оборудования, штампового инструмента, строительных машин и литых сталей. После использования сварочной порошковой проволоки получается наплавленный слой металла, который защищает сталь от постоянных механических и температурных воздействий.

Сравнение сплошной и порошковой сварочной проволоки

Сварочная проволока делится на два, самых распространённых, типа - сплошная и порошковая. Применяется и тот, и другой тип проволоки для сварки необычайно широко. Её используют для чугуна, стали, алюминия, силумина, вольфрама, бронзы, меди, для наплавки защитного слоя на поверхности деталей. В промышленности широко используется и тот и другой тип проволоки.

Сплошная проволока обычно имеет медное покрытие и может использоваться при условии применения инертного газа.

Порошковая сварочная проволока - изготавливается путём завальцовки металлической полосы, а затем раскатки её в ленту и добавлением флюса.

По сравнению с цельнометаллической сварочной проволокой, порошковая обладает неоспоримыми преимуществом. Благодаря тому, что внутри неё находится флюс, при проведении сварочных работ образуются защитные газы, позволяющие использовать порошковую сварочную проволоку без применения дополнительного оборудования. Это существенно сказывается на скорости сварочных работ. Но наряду с бесспорными преимуществами порошковая сварочная проволока имеет и ряд довольно существенных недостатков ограничивающих её применение.

Во первых: для её применения необходимо использовать на порядок более качественные (следовательно, более дорогие) механизмы подачи в сварочных автоматах и полуавтоматах. Во вторых: при малейших деформациях порошковой сварочной проволоки становится невозможным дальнейшее её использование. И чтобы продолжить работу, её необходимо извлечь из автомата и заменить.

В третьих: Чтобы получить качественное соединение, предварительно необходимо очень тщательно зачистить место будущей сварки.

Поэтому не столь требовательная к соблюдению технологий цельнометаллическая омеднённая проволока сохраняет популярность и в наши дни.

Сварка МИГ/МАГ порошковой проволокой

Сварка порошковой проволокой может выполняться на том же оборудовании, что и сварка проволокой сплошного сечения. Сокращенное наименование этого процесса, принятое за рубежом - FCAW (Flux Cored Arc Welding).

Порошковая проволока представляет собой трубку из нелегированной стали, заполненную порошком (флюсом). Конструкция некоторых типов порошковых проволок представлена ниже.

Каждый тип порошковой проволоки имеет свой состав флюса. Через флюс можно изменять характеристики дуги и переноса электродного металла, а также металлургические особенности формирование сварного шва. Благодаря этому удалось преодолеть некоторые недостатки, свойственные процессу сварки МАГ проволокой сплошного сечения. Так например, порошковая проволока позволяет вводить через флюс в металл шва легирующие элементы, что нельзя сделать в случае использования проволоки сплошного сечения, из-за ухудшения характера волочения.

Обычно газовая защита при сварке FCAW обеспечивается за счет газа, подаваемого из вне (Gas-shielded FCAW - FCAW-G). Однако, разработаны проволоки, в которых достаточный объем защитного газа производится при разложении флюса при нагреве; это так называемый процесс сварки самозащитной порошковой проволокой (Self-shielded FCAW - FCAW-S).

В действительности, сварка порошковой проволокой это всего лишь особая разновидность процессов сварки в защитных газах. Поэтому для нее характерны те же особенности, что и для других процессов сварки в защитных газах, так как она также нуждается в эффективной газовой защите зоны сварки. Например, требование поддерживать минимальное расстояние между газовым соплом и изделием также действительно и для сварки FCAW. Необходимо предпринимать меры против сквозняков от открытых дверей и окон, так как они могут отдувать защитный газ в сторону. Тоже самое касается потоков воздуха от вентиляционных систем и даже от воздушных систем охлаждения сварочных установок.

Функции флюса сердечника порошковой проволоки

Состав флюса разрабатывается согласно области применения порошковой проволоки. Основной функцией флюса является очистка металла шва от таких газов как кислород и азот, которые оказывают отрицательное влияние на механические свойства шва. Для того чтобы снизить содержание кислорода и азота в металле шва во флюс проволоки добавляют кремний и марганец, которые являются раскислителями, а также способствуют улучшению механических свойств металла. Такие элементы как кальций, калий и натрий вводятся во флюс с целью придания шлаку свойств, способствующих улучшению защиты расплавленного металла от воздействия атмосферного воздуха при кристаллизации металла.

Кроме того, шлак обеспечивает:

- формирование поверхности шва требуемого профиля;

- удержание ванны расплавленного металла при сварке в вертикальном и потолочном положениях;

- снижение скорости остывания металла сварочной ванны.

Кроме того, калий и натрий способствуют получению более мягкой (стабильной) дуги и снижают разбрызгивание.

Легирующие элементы. Легирование металла шва через флюс порошковой проволоки является более предпочтительным по сравнению с легированием металла шва через проволоку сплошного сечения (вводить в сердечник порошковой проволоки легирующие компоненты технически проще дешевле, чем изготавливать проволоку сплошного сечения из легированного металла). Обычно используются следующие легирующие элементы: молибден, хром, никель, углерод, марганец и др. Добавка этих элементов в металла шва повышает его прочность и пластичность, и в то же время, предел текучести, а также улучшает свариваемость металла.

Состав флюса определяет будет ли порошковая проволока рутилового или основного типа (также как и в случае с покрытыми электродами).

Применяются также порошковые проволоки с повышенным содержанием металлического порошка (металл-корд). Во флюсе порошковых проволок этого типа содержится большое количество железного порошка, а также добавки кремния и марганца, которые обычно содержатся в проволоках сплошного сечения. Некоторые проволоки содержат также до 2% никеля, который повышает ударную вязкость при низких температурах.

Проволоки типа металл-корд применяются для сварки стыковых и угловых швов во всех пространственных положениях. Они обеспечивают высокую производительность наплавки. Сварной шов имеет гладкую поверхность и не покрыт шлаком, а это означает, что можно выполнять несколько проходов без предварительной очистки предыдущего валика.

Область применения

В настоящее время сварка порошковой проволокой применяется там, где раньше использовались покрытые электроды, например, в кораблестроении и других отраслях тяжелого машиностроения применительно к толщинам более 1.5 мм изделий из обычных низкоуглеродистых, жаростойких, коррозионностойких и нержавеющих сталей.

Достоинства сварки порошковой проволокой

Сварка порошковой проволокой характеризуется следующими достоинствами:

- использование этого метода сварки выгодно с экономической точки зрения. Он обеспечивает высокие скорости сварки и длительные интервалы горения дуги без перерывов (так как отсутствует необходимость в частой смене электродов);

- при этом практически отсутствуют потери электродной проволоки;

- метод обеспечивает приемлемое качество при сварке металлов, характеризуемых низкой свариваемостью;

- порошковые проволоки основного типа менее чувствительны к загрязнениям основного металла и обеспечивают получение плотного шва с низкой склонностью к трещинам;

- сварка может выполняться во всех пространственных положениях;

- дуга и сварочная ванна хорошо видимы;

- после окончания сварки шов требует лишь незначительной обработки;

- вероятность образования опасных дефектов сварного шва ниже по сравнению со сваркой сплошной проволокой.

Недостатки процесса сварки FCAW

Некоторые из недостатков сварки порошковой проволокой представлены ниже:

- этот способ сварки очень чувствителен к сквознякам (открытым дверям и окнам), потокам воздуха от вентиляционных систем и даже от воздушных систем охлаждения сварочных установок;

- дополнительные расходы на сооружение укрытия места сварки при работе вне помещений;

- в случае недостаточных знаний сварщика особенностей процесса и взаимосвязи между параметрами режима возможны такие серьезные дефекты сварного шва, как недостаточное проплавление;

- требуются большие капитальные затраты на оборудование;

- при сварке порошковой проволокой, особенно самозащитной, выделяется относительно большое количество дыма.

Защитные газы

Защитные газы подразделяются на активные и инертные. Наиболее распространенным активным газом является углекислый газ С02. Он постановляется по ГОСТ 8050-76 и используется для механизированной и автоматической сварки малоуглеродистых, низколегированных и легированных сталей плавящимся электродом в чистом виде или в виде смесей с кислородом и аргоном.

К инертным газам относится аргон и гелий. Аргон поставляется по ГОСТ 10157-73, а гелий по ТУ 51-689-75. Эти газы в большинстве случаев используются для сварки плавящимся и неплавящимся электродами высоколегированных сталей, меди, алюминия, титана и других металлов, а также их сплавов.

5. Расчет режимов сварки

Режимы сварки выбираются после назначения способа сварки, выбора разделки кромок с учетом свойств, свариваемого материала. На основании большого количества экспериментального материала и расчетных методик созданы таблицы режимов и номограммы, которые позволяют устанавливать оптимальный режим, обеспечивающий высокое качества сварного соединения.

Основными параметрами режима при ручной сварке покрытыми электродами являются: род тока и его полярность, диаметр электрода и сила тока. Род тока и полярность выбираются в зависимости от состава покрытий, диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, сила тока жестко связана с диаметром электрода. При автоматической сварке основными параметрами режимов являются: род тока и полярность, диаметр электродной проволоки, сила тока, Iсв, напряжение на дуге Uд, скорость сварки Vcв, скорость подачи электродной проволоки Vпод, марка флюса или газа.

В случае сварки в защитной среде обязательно указывается расход газа, обеспечивающий защиту зоны сварки. Выбор всех этих параметров осуществляется в зависимости от марки свариваемого материала, способа сварки и типа сварного соединения, используя таблицы и номограммы, либо расчетные формулы.

Сварочное оборудование выбирается из условия обеспечения режимов сварки, применяемого способа сварки и свойств свариваемого материала, а при ручной сварке штучными электродами в зависимости от химического состава покрытия и режимов сварки.

Для приварки люка выбран полуавтоматический метод сварки сплошной проволокой. Это связано с тем, что в монтажных условиях не всегда возможно устранить фактор нарушения газовой защиты от ветровых нагрузок. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла.

Исходя из конструкции базовая толщина свариваемых изделий 5...8 мм, поэтому за основу принимаем катет 6 мм. Руководствуясь данными приведёнными в таблице 2, выбираем диаметр электродной проволоки равным 1,6 мм.

Данные по выбору диаметра электродной проволоки

Таблица 2

Толщина листа, мм	1-2	3-8	6-24 и более
Диаметр электродной проволоки dЭ, мм	0,8-1,0	1,2-1,6	2,0

Характер расчета зависит от вида соединения, типа разделки, количества наплавленного металла.

Произведем расчет режимов сварки углового однопроходного шва с катетом 6.

Ширина шва Еш зависит от катета, который для различных толщин задан ГОСТ 14771-76 применительно к угловым, тавровым соединениям.

Еш= 1,41 * k , (1)

где k - катет шва.

В данном расчете катет шва равен k = 6 мм

Еш = 1,4 *6 = 8,4 мм (2)

Для получения качественного сварного шва расчетное значение увеличиваем на 2…3 мм, т. е. Е=12 мм

Глубина проплавления рассчитывается из условия

hпр = ( 0,85 … 1 ) * k - 0,035 * k2 , (3)

где k- катет шва.

Значение в скобках принимаем равное 0,85

hпр = 1*6 - 0,035 * 36 мм = 4.74 мм

По диаметру электродной проволоки определяем значение сварочного тока.

Iсв = 200 * dэл * ( dэл - 0,5 ) + 50 , (4)

где dэл- диаметр электродной проволоки.

Для сварки данного изделия будет использоваться сварочная проволока диаметром равный 1,6 мм.

Iсв = 100 * 1,6 * ( 1,6 - 0,5 ) + 50 = 226 А.

Напряжение на дуге рассчитывается по формуле

Ug = 20 + 0,05 * Iсв * dэл-0,5 (5)

где Iсв - значение сварочного тока, А;

dэл - диаметр электродной проволоки, мм.

Ug = 20 + 0,05 * 226 * 1,6-0,5 = 48.25 В.

Площадь сечения наплавленного металла Fн определяется из соотношения

Fн = 0,5 * k2 * kу , (6)

где k - катет шва;

kу - коэффициент, учитывающий выпуклость шва.

Для катета 6 этот коэффициент равен 1,45

Подставляя данные в формулу (6) получим

Fн = 0,5 * 36 * 1,45 = 26 мм2

Скорость сварки определяется по формуле:

Vсв = бн * Iсв */ р * Fн (7)

где р - плотность свариваемого металла (7,8 г/см3);

бн -коэффициент наплавки.

Для механизированной сварки в защитных газах бн составляет 15 - 18 г/А*ч.

Коэффициент наплавки принимаем равный 15 г/А*ч.

Тогда

Vсв = 15 *226 / 7,8 * 26 = 113 м/ч

Скорость подачи электродной проволоки равна,

Vпп = 4 * Vсв * Fн / *П * dэл2 ( 8 )

где Vсв - скорость сварки;

Fн - площадь сечения наплавленного металла шва;

П = 3,14

dэл - диаметр электродной проволоки.

Vпп = 4 * 113 * 24/ 3,14 * 1.6 = 552 м/ч.

...