Технология сборки и сварки секции поперечной переборки водолазной станции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Динамика объема грузооборота российских портов с 1998 года демонстрирует быстрый и устойчивый рост, причем в 2006 году российскими портами перевалено грузов в 3,5 раза больше, чем в начале 90-х годов. В 2007 году планируется переработать 430-440 млн. тонн грузов, что превосходит показатели всех портов СССР. Рост грузооборота морских портов формирует благоприятные условия для развития морского флота России, который в настоящее время занимает по дедвейту 13 место в мире.

Общее количество судов морского флота, контролируемого Россией, по состоянию на начало 2006 года составляло около 1570 судов дедвейтом более 15,7 млн. тонн, причем средний возраст судов составляет около 18 лет, что существенно выше, чем в других странах. При этом российские судовладельцы ежегодно размещают на зарубежных верфях заказы на сумму более 1 млрд. долларов (суммарный дедвейт судов более 1 млн. тонн), в то время как на долю российских судостроительных предприятий приходится не более 10% заказов. В то же время российские верфи по оптимистичным оценкам способны строить по заказам отечественных транспортных компаний не менее 30 морских транспортных судов суммарным дедвейтом не менее 400 тыс. тонн. Таким образом, в свете увеличения внимания Правительства РФ к проблемам судостроительной отрасли и планирующейся с 2008 года активизации государственной поддержки потенциал российских верфей в сегменте гражданского судостроения существенно возрастет.

Разработанная в 2006 году стратегия развития судостроительной промышленности на период до 2030 года, финансирование которой составит в 2007-2009 гг. 48 млрд. руб., а в 2010-2015 гг. - 171,2 млрд. руб., предусматривает реализацию целого ряда мероприятий, направленных на повышение конкурентоспособности российских судостроительных предприятий на внутреннем и внешних рынках, а также их переориентацию на строительство высокотехнологичных судов, в том числе платформ, танкеров ледового класса и газовозов для освоения шельфовых месторождений углеводородного сырья.

Учитывая сохранение исторически устойчивых позиций российских судостроительных предприятий в сегменте строительства военных судов (преимущественно подводных), ледоколов, а также уникальных судов (в том числе плавучих АЭС) в виду роста государственного оборонного заказа и увеличения финансирования Федеральных целевых программ, объемы производства российской судостроительной отрасли могут вырасти в два раза к 2015 году. Наиболее значимым документом для развития судостроительной отрасли в 2006 году стала "Государственная программа развития вооружений на 2007-2015 годы", в соответствии с которой общий объем финансирования переоснащения военно-морского флота составит более 900 млрд. руб.

Таким образом, российские судостроительные предприятия обладают значительным потенциалом развития и улучшения производственных и финансовых показателей, несмотря на наличие ряда проблем, среди которых:

- менее благоприятные по сравнению с зарубежными верфями условия финансирования реализации;

проектов по строительству судов, а также высокий уровень налоговой и таможенной нагрузки;

- высокий уровень физического и морального износа основных фондов, устаревшие технологические и проектные решения и острая проблема с квалифицированными кадрами;

- ориентированность на выпуск военной продукции и, соответственно, отсутствие наработанных логистических и иных схем в сфере гражданского судостроения.

Целью курсовой работы является разработка технологического процесса сборки и сварки поперечной переборки водолазной станции.



1.Требования к основному металлу (прокату).

Прокат поставляют в соответствии с таблицей 1 и ГОСТ Р 52927.

Таблица 1. Марки сталей

Марка стали	Толщина, мм	Ширина, мм	Длина, мм	Поставщик
Сталь нормальной прочности
A, B, D, E	от 4 до 70 вкл.	от 1200 до 3200 вкл.	от 4500 до 11500 вкл.	ОАО “Северсталь”
Сталь повышенной прочности
A32, D32, E32, A36, D36, E36, A40, D40, E40	от 5 до 70 вкл.	от 1200 до 3200 вкл.	от 4500 до 11500 вкл.	ОАО “Северсталь”
A32, D32, E32, A36, D36, E36, A40, D40, E40	от 10 до 70 вкл.	до 3200 вкл.	до 11500 вкл.	ООО “ОМЗ Спецсталь”

Химический состав, допускаемые отклонения по химическому составу в готовом прокате при контрольных испытаниях при условии обеспечения требуемого уровня механических свойств, уровень механических, технологических свойств и вид излома в состоянии поставки должны соответствовать требованиям указанным в соответствующих таблицах.

Предельные отклонения по длине и ширине проката по ГОСТ 19903.

Предельные отклонения по толщине проката в меньшую сторону от номинальной - не более 0,3, в большую должны соответствовать требованиям таблицы о плюсовых предельных отклонения по толщине проката при ширине.

Прокат поставляют с обрезной кромкой. Отклонение от плоскостности определяемое по ГОСТ 26877 на базе 1м, должно удовлетворять требованиям таблицы 2.

Таблица 2. Требования к отклонениям плоскостности стали

Толщина стали	Отклонение от плоскостности не более
От 4 до 20 вкл.	8мм
От 20 до 50 вкл.	7мм
Св. 50	6мм

Величину относительного сужения и направления толщины для проката толщиной 19 мм и выше определяют как среднее из трёх значений. Для проката меньшей толщины сопротивляемость слоистым разрывам гарантируется технологией производства и химическим составом.

На поверхности проката не должно быть трещин, плен, пузырей - вздутий, вкатанной окалины, раскатанных загрязнений. На поверхности проката допускается слой окалины, не препятствующий выявлению дефектов поверхности, рябизна, отдельные отпечатки, риски и другие дефекты, не выводящие размеры проката за предельные отклонения.

Прокат из стали категории прочности 500 толщиной 18 мм и выше по требованию потребителя подвергают сплошной двухсторонней абразивной зачистке. При необходимости допускается сплошная двухсторонняя зачистка проката любой марки и толщины.

Прокат, не подвергаемый сплошной абразивной зачистке, подвергают местной зачистке дефектов поверхности. При местной зачистке общая площадь зачистки на глубину в пределах, не превышающих минусовых допусков по толщине проката, не ограничена.

Допускается устранение дефектов поверхности местной зачистки на глубину не более 5% номинальной толщины сверх предельного минусового отклонения, но не более 3 мм. В этом случае площадь каждой зачистки не должна быть более 0,1 , а суммарная площадь зачистки таких участков должна составлять не более 2% поверхности проката с каждой из сторон.

Удаление поверхностных дефектов огневой зачисткой и заварка дефектов поверхности не допускаются.

На поверхности проката, после сплошной абразивной зачистки допускаются переходы от шлифовального круга высотой 0,3 мм, также риски и рябизна от круга, следы побежалости, налёт ржавчины.

Сплошную зачистку на последних 5-6 проходах, зачистку дефектов поверхности, оставшихся после сплошной зачистки, а также выборочную зачистку выполняют кругами не крупнее №80 по ГОСТ 3247.

Прокат изготавливают с обрезной кромкой. На обрезных кромках проката не должно быть волосовин, расслоений, трещин - расщеплений, следов усадочных раковин, рыхлости, газовых пузырей и скоплений шлаковых включений.

Прокат толщиной 10 мм и более из стали нормальной прочности марок D, E, из Z - стали нормальной прочности марок А, В, а также из стали повышенной прочности и высокой прочности всех марок подвергают ультразвуковому контролю сплошности.

При ультразвуковом контроле сплошность проката из стали без гарантии сопротивляемости слоистым разрывам должна удовлетворять следующим требованиям:

- условная площадь минимального учитываемого нарушения сплошности - 10;

- условная площадь максимального допустимого нарушения сплошности - 20

- относительная условная площадь всех учитываемых нарушений сплошности на участке площадью 1 не более 1% площади участка, но не долее 0,3% на всей площади проката;

- несплошности, выходящие на кромки проката не допускаются.

Для проката из стали с гарантируемой сопротивляемостью слоистым разрывам недопустимыми являются нарушения сплошности (внутренние дефекты) площадью 10 и более, а также несплошности, выходящие на кромки.



2.Требования к сварочным материалам

Для сварки сталей, цветных металлов и их сплавов и чугуна применяются разные сварочные материалы. Вне зависимости от вида сварочного материала, будь то порошковая электродная проволока, флюс или просто электрод, к ним предъявляются определенные требования.

Все сварочные материалы должны:

- обеспечивать минимальную токсичность при сварке и изготовлении;

- устойчивое горение дуги;

-равномерное расплавление электродного стержня и покрытия (в случае если применяются покрытые электроды);

- хорошее формирование шва;

- получение металла шва требуемого химического состава и свойств;

- высокую производительность при малых потерях электродного металла на угар и разбрызгивание;

- сохранение технологических и физико - химических свойств в течении определенного времени;

- получение металла шва, свободного от дефектов;

- достаточную прочность покрытия;

- легкую отделимость шлаковой корки от поверхности.

Также при необходимости применяются сварочные материалы с добавлением необходимых легирующих элементов для придания шву нужных свойств и параметров.

Сварочные материалы для изготовления переборок должны быть подготовлены в соответствии с паспортом.



3. Описание конструкции. Требования к подготовке соединений под сварку

Переборка - это вертикальная стенка из листов с набором, разделяющая внутреннюю часть корпуса на отсеки или ограничивающая надстройки и рубки. В зависимости от расположения и назначения переборка может быть поперечной и продольной, проницаемой и непроницаемой, огнестойкой, отбойной и т.д.

На рисунке 1 показан общий вид поперечной непроницаемой переборки, подкреплённая вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости.

Рисунок 1. Общий вид поперечной переборки

Переборка состоит из двух полотнищ и установленного на них набора, называемого рёбрами жёсткости (в частности полособульбы и кницы). Полотнища соединены между собой автоматической сваркой под слоем флюса, сварка ведется “напроход”. Приварка набора к полотнищу производится полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа.

Требование к подготовке соединений под сварку.

Сборку под сварку соединений при изготовлении конструкций или изделий следует производить по рабочим чертежам и технологическому процессу, разработанному в соответствии с требованиями ОCT5.9092-8I и настоящего стандарта.

Детали, поступающие на сборку соединений для последующей сварки, должны быть обработаны, выправлены, замаркированы в соответствий с требованиями ОCT5.909I-80.

Детали, предназначенные для сборки соединений со скосом кромок или имеющие технологический припуск, удаляемый перед сваркой, должны быть вырезаны тепловой (кислородной или плазменной) резкой или механическим способом в соответствия с требованиями действующей документации.

Скос кромки у деталей должен быть произведен кислородной резкой или механическим способом.

Детали, предназначенные для сборки соединений без скоса кромок, подлежащие автоматической дуговой сварке под флюсом на весу, должны быть вырезаны тепловой (кислородной) резкой или механическим способом при толщине деталей соединения до 7мм включительно и тепловой (кислородной или плазменной резкой с использованием в качестве плазмообразующей среды кислорода с водой, воздуха с водой или кислорода) или механическим способом при толщине деталей соединения от 8 до 14 мм включительно. При применении плазменной резки, для обеспечения требуемого качества сборки соединения под сварку, детали должны быть вырезаны по первому классу точности ГОСТ 14792-80.

Детали, предназначенные для сборки соединений без скоса кромок, подлежащие сварке способами, предусмотренными настоящим стандартом, за исключением указанного в п.4 , должны быть вырезаны тепловой резкой (кислородной или плазменной с использованием в качестве плазмообразующей среды кислорода с водой, воздуха с водой или кислорода) или механическим способом.

Кромки деталей соединения и прилегающие к ним поверхности, подлежащие сварке, непосредственно перед сборкой должны быть защищены от влаги, краски, масла, ржавчины, окалины и специальных покрытий до чистого металла.

Допускается не выполнять зачистку кромок и поверхностей деталей соединения под сварку в следующих случаях:

- при отсутствии на них загрязнений, перечисленных в п.1.6.6;

- при наличии на них покрытия фосфатирующей грунтовкой ВЛ-023,

нанесенной в соответствии с требованиями ОСТ5.9566-74, за исключением припарки набора на механизированных поточных линиях со скоростью сварки более 60 м/ч;

- при наличии на них покрытия другими грунтовками, принятыми; для выполнения сварочных, работ по ним в установленном порядке.

Места зачистки и размеры зачищаемых поверхностей стыкуемых под сварку деталей соединения, а также способы зачистки и применяемый при этом инструмент назначаются в соответствии с требованиями ОСТ5.9092-81.

В собранных под сварку соединениях конструктивные элементы и их размеры (угол разделки кромок, зазор, притупление) должны соответствовать требованиям действующей документации на сварные соединения или требованиям чертежа.

Исправление дефектов при несоответствии размеров (удаление излишков основного металла при большом притуплении, недостаточном зазоре или малом угле разделки или наплавка на кромки деталей соединения при зазорах, превышающих допустимые) должно быть произведено в соответствии с требованиями ОСT5.9092-81.

Допускаемое смещение кромок деталей соединения, собранного под сварку, не должно превышать размеров, установленных требованиями действующей документации на сварные соединения.

В собранных соединениях под сварку прихватки не должны располагаться со стороны установки различных типов подкладок, а также со стороны первого прохода при сварке соединений с двух сторон. Допускается располагать прихватки со стороны первого прохода для двустороннего шва, если по условиям сборки выполнение прихваток со второй стороны соединения затруднено. Для тавровых соединений с односторонним швом прихватки должны быть расположены со стороны, не подлежащей сварке.

Собранные под сварку конструкций или изделия должны быть проконтролированное службой технического контроля на соответствие требованиям чертежа, ОCT5.9092-81, ОСТ5.1093-78, ОСT5.9170-73 и настоящего стандарта.

В предписанных нормативными документами Регистра случаях, собранные под сварку конструкции или изделия должны предъявляться инспектору Регистра для освидетельствования»

Непосредственно перед сваркой конструкции или изделия производственный мастер должен проконтролировать чистоту свариваемых кромок деталей соединений и прилегающих к ним поверхностей. В случае образования после первичной зачистки на кромках свариваемых соединений и прилегающих к ним поверхностях легкого налета ржавчины или других загрязнений следует повторно произвести их зачистку металлической щеткой и прогреть пламенем газовой горелки на ширине 75мм в обе стороны от кромки детали соединения. Если, повторная зачистка не обеспечит необходимое качество чистоты соединений, то вопрос о сварке конструкции или изделия должен решаться совместно отделом главного сварщика и службой технического контроля.

Перед выполнением сварки на открытых площадках в зимних условиях кромки деталей и прилегающие к ним поверхности на ширине 75мм в обе стороны от кромки детали соединения следует очистить от снега и льда, при их наличии, и просушить пламенем газовой горелки от влаги и инея.

При многопроходной сварке после перерывов в работе необходимо перед наложением очередного прохода произвести просушку кромок деталей соединения пламенем газовой горелки.

Расчистку корня шва тепловой строжкой после сварки первой стороны соединения, выполняемого с полным проплавлением двусторонним швом, а также подготовку кромок деталей соединения с последующей строжкой следует производить в соответствий с требованиями ОСТ5.9652-76.

После тепловой строжки поверхность канавки и прилегающие к ней поверхности на ширине 75мм в обе стороны от кромки детали соединения подлежат зачистке от шлака, окалины, наплывов и брызг металла. Поверхность канавки должна быть чистой и гладкой без резких переходов по глубине и.ширине на всей длине соединения. В местах замыкания электрода на металл зачистку следует производить до полного удаления цветов побежалости, следов меди и темных пятен до чистого металла. Зачистка поверхности канавок, образующихся при строжке, и прилегающих к ним поверхностей, а также мест замыкания электродов на металл должна выполняться с применением инструмента, рекомендованного ОСТ5.9652-76.

Подготовленные кромки деталей соединения тепловой строжкой должны соответствовать размерам, установленным действующей документацией на конструктивные элементы подготовки кромок для данного типа соединения.

Производить сварку соединений со стороны подготовки кромок тепловой строжкой следует только после приемки их службой технического контроля. Методы контроля и правила приемки должны соответствовать требованиям ОТT5.9652-76 .

Сборка стыковых соединений под автоматическую дуговую сварку под флюсом на медном ползуне должна производиться в соответствии с требованиями ОСT5.9092-81.

Сборку монтажных стыковых соединений под автоматическую дуговую сварку порошковой проволокой с принудительным формированием шва как при использовании для стыкования наружной обшивки бортов корпуса сборочно-сварочного агрегата (типа "Океан"), так и при его отсутствий следует производить в соответствий с требованиями ОСТ5.9092-81 и действующей документации.

При сборке стыковых монтажных соединений под полуавтоматическую дуговую сварку в углекислом газе на подкладках типа БФК-1 подкладки следует устанавливать не более чем за сутки, при выполнении соединений в закрытых помещениях, и не более чем за 2 часа при выполнении соединений на открытых площадках.

Для обеспечения процесса выполнения монтажных соединений автоматической дуговой сваркой порошковой проволокой с принудительным формированием шва в вертикальном положений или полуавтоматической дуговой сваркой в углекислом газе на подкладках типа БФК-1 должны быть соблюдены требования ОCТ5.9092-81 в части вырезки отверстии в продольном наборе бортовых и днищевых секций и настилах палуб.



4.Требования к технологическому процессу сварки

Так как сборку и сварку секций полотнища производят на плоской постели и свариваемые кромки располагаются на плоскости постели, а не на весу, то при выполнение первого прохода имеет место эффект аэродинамической трубы (всасывание мусора, частиц от абразивных кругов через зазор в сварном соединении), для предотвращения эффекта аэродинамической трубы и максимального снижения его последствия необходимо заплавить зазоры, превышающие 4 мм. Проволокой диаметром 3мм выполнить наложение подварочного шва со стороны первого прохода автоматом под слоем флюса. Режим сварки подварочного шва должен быть аналогичным режиму, установленному для первого прохода, но скорость сварки должна быть увеличена до 25-30 м/ч.

Перед выполнением сварки все стыки необходимо продуть сжатым воздухом.

4.1 Требования к производственным условиям выполнения сварочных работ

Сварка конструкции или изделий должна производиться в закрытых помещениях при температуре воздуха, отвечающей требованиям безопасности я охраны труда. При выполнении работ по сварке на открытых площадках следует применять шатры_э навесы и другие средства, обеспечивающие защиту от ветра, атмосферных осадков, а также от сдувания струи газа с расплавленного металла шва и зоны горения дуги при сварке в углекислом газе.

При выполнении работ по сварке при отрицательных температурах воздуха кромки деталей соединения и прилегающие к ним поверхности на ширине 75 мм в обе стороны от кромки детали соединения надлежит подогревать перед сваркой до температуры не ниже 20 °С в перечисленных ниже случаях:

- при температуре ниже минус 25 °С, если толщина деталей соединения более 20 мм;

- при температуре ниже минус 15 °С для поковок и отливок судового корпуса;

- при температуре ниже минус 10 °С для деталей соединения из полуспокойной стали.

Подогрев кромок деталей соединения и прилегающих к ним поверхностей производится любым способом, освоенным на предприятии (нагревателями, пламенем газовой горелки и др.).

Подогрев следует осуществлять со стороны соединения, и необходимо применять технологические меры, позволяющие произвести доброкачественную сварку.

При неодинаковой толщине свариваемых деталей соединения сварку следует производить с учетом требований ОСТ 5.9083-83 для детали большей толщины.

Прихватки надлежит выполнять при тех же условиях, что и сварку,

Тепловая строжка, применяемая при изготовлении сварных соединений, должна выполняться при тех же температурах воздуха, при которых допускается сварка этих соединений.

Перед выполнением работ по тепловой строжке при отрицательных температурах воздуха надлежит провести предварительный подогрев в соответствий с требованиями ОСТ 5.9083-83, предъявляемыми к сварке данного соединения, надлежащей сварке в первую очередь.



4.2 Общие требования к сварке

Для сварки секции переборки основными видами сварки являются автоматическая сварка под слоем флюса и полуавтоматическая сварка в среде защитных газов.

Автоматическая сварка применяется при сварке полотнищ и по отношению к полуавтоматической сварке имеет ряд существенных преимуществ, например:

- облегчение труда сварщика;

- повышение производительности в 5 - 10 раз, а при сварке на больших токах (форсированные режимы) в 10 - 20 раз;

- высокое качество и хорошее формирование швов, швы имеют большую прочность, пластичность и ударную вязкость;

- угар и разбрызгивание металла составляет всего 1 - 3% от массы электродной проволоки;

- возможность сваривать металл значительной толщины (до 20 мм) без разделки кромок;

- малый расход сварочной проволоки и электроэнергии и низкая общая стоимость сварки.

Для приварки набора предпочтительнее полуавтоматическая сварка, так как присутствует возможность сварки в различных пространственных положениях.



5. Требования к прихваткам

Прихватки - это швы малой протяженности, используемые при сборке деталей. Прихватки должны зачищаться от шлака, металлических брызг и проверяться внешним осмотром. Некачественно выполненные прихватки, а также прихватки с трещинами подлежат удалению.

Схема выполнения прихваток на пересечении сварных соединений показана на рисунке 2.

Рисунок 2.Схема выполнения прихваток

- свариваемых в первую очередь;

- свариваемых во вторую очередь;

- свариваемых в третью очередь.

При односторонней приварке набора с обратной стороны должны быть прихватки длиной не менее 50 мм с шагом не более 500 мм.

По концам стыкуемых деталей или конструкций следует выполнять по 2-3 усиленных прихватки длиной 50-70 мм при расстоянии между ними 50-150 мм.

В таблице 3 приведены параметры прихваток.

Таблица 3. Параметры прихваток

Параметры прихваток	Толщина свариваемых деталей или конструкций, мм
	От 11 до 15	От 16 до 25	Более 25 мм
Длина прихваток	От 20 до 30	От 30 до 40	От 40 до 50
Расстояние между прихватками	От 250 до 350	От 350 до 450	От 450 до 600
Катет прихваток при сварке тавровых и угловых соединений без скоса кромок	5	6	6

В участках пересечения сварных соединений запрещается располагать прихватки на расстоянии менее 50 мм от шва, выполняемого в первую очередь.



6. Сборочная оснастка и сборочные приспособления при сборке секции

Сборку и сварку секций и блок - секций, а также их узлов до сборки корпуса судна на стапеле производят в сборочно-сварочном цехе или участке корпусносварочного цеха.

В состав инструмента и приспособлений, применяемых для сборки судовых металлических конструкций, входят: стальной метр, стальная рулетка длиной 10-20 м, угольники, циркули стальные, отвесы (вески), кувалды массой до 10 кг, сборочные ломики, кузнечные гладилки, брусковые уровни.

К сборочной оснастке относят: сборочно-крепежные и фиксирующие приспособления, сборочно-сварочные стенды, постели, кондукторы, кантователи, манипуляторы, сборочные станки и агрегаты, слесарно-сборочный инструмент. Сборочно-крепежные и фиксирующие приспособления по технологическому назначению делятся на фиксаторы, прижимы, стягивающие и распорные устройства, а по способу крепления - на приварные и неприварные (съемные) устройства. Фиксаторы служат для точного определения заданного взаимного положения деталей и узлов конструкций в процессе сборки, прижимы - для сближения и крепления собираемых деталей, узлов и секций. Прижимы разделяются на клиновые и винтовые. Широко применяют неприварные приспособления с пневматическим, гидравлическим или пневмогидравлическим приводом силового элемента. Сборочно-сварочные стенды используют для сборки узлов и секций, ограниченных плоскими поверхностями; представляют собой бетонные площадки с вмонтированными в них балками, имеют пазы для установки вспомогательных приспособлений. Постели применяют для сборки секций с криволинейными обводами. Кондукторы служат для сборки и сварки конструкций, детали которых устанавливают без разметки и закрепляют прижимными устройствами. Кантователи и манипуляторы предназначены для поворота закрепленных в них корпусных конструкций, чем обеспечивается удобство работы. Сборочные станки и агрегаты используют для выполнения комплекса операций по механизированной сборке и сварке типовых узлов корпуса. Совершенствование С.О. идет по пути повышения ее механизации и комплексного использования в сборочных линиях. Для этих линий разработаны специальные сборочно-сварочные агрегаты, например для установки и приварки набора малогабаритных плоских секций.

На рисунке 3 изображены прижимные приспособления.

Рисунок 3. Прижимные приспособления: а, б - Г- и П-образные скобы с клином, в - болт-угольник, г - скоба с нажимным винтом, д - скоба «рыбий хвост», е - струбцина, ж - клиновой прижим, з - прижим с талрепами.

Рисунок 4. Механизированные сборочные приспособления:

а - гидравлический талреп, б - П-образный гидроприжим, в - электромагнитогидравлическое устройство для обжатия набора; 1 - П-образная скоба, 2 - силовой гидравлический цилиндр, 3 - поршень, 4 - перепускной клапан, 5 -пружина, 6 - электромагниты, 7 - сферические шарниры, 8 - тяги гидроцилиндров, 9 - подвеска к тельферу.



7. Выбор сварочного оборудования

Для осуществления автоматической сварки требуется целый комплекс машин, механизмов и приспособлений, составляющих автоматическую установку для дуговой сварки. Устройство, производящее зажигание дуги, подачу электродов по мере сгорания и обеспечивающее устойчивое горение дуги, называется автоматической головкой для дуговой сварки, или дуговым автоматом. Наиболее важное промышленное значение имеют автоматы для сварки плавким металлическим электродом.

АДФ-1000 с блоком управления БУ-20 (рисунок 5) используется для автоматической однослойной и многослойной сварки под флюсом соединений стыковых (с разделкой и без разделки кромок) и нахлёсточных, расположенных внутри или вне колеи, тавровых и угловых; прямолинейными и кольцевыми швами, прямым и наклонным электродом, а также при сварке угловых соединений «в лодочку».

Автомат в процессе сварки перемещается непосредственно по свариваемому изделию или рядом с изделием, по уложенной на изделии (или рядом с изделием) направляющей профильной линейке.

Рисунок 5. Автомат АДФ-1000 с блоком управления БУ-20

В таблице 4 приведены технические характеристики АДФ-1000

Таблица 4. Технические характеристики АДФ-1000

Номинальное напряжение однофазной питающей сети частотой 50 Гц, В	42
Номинальный сварочный ток (при продолжительности включения ПВ = 100%), А	1000
Пределы регулирования сварочного тока, А	Определяются используемым источником питания
Диаметры электродной проволоки, мм	2 - 5
Пределы регулирования скорости подачи электродной проволоки, м/ч (м/мин)	26 …360 (0,43 … 6,0)
Пределы регулирования скорости сварки, м/ч (м/мин)	12 - 120 (0,2 - 2)
Угол поворота сварочной головки относительно вертикальной оси, град	±90
Угол поворота сварочной головки вокруг горизонтальной оси, град	±45
Угол наклона токоподвода относительно вертикальной оси, град	+45 («углом вперёд») -30 («углом назад»)
Ход вертикального суппорта, мм	100
Ход горизонтального суппорта, мм	100
Вместимость барабана (с внутренней заправкой проволоки) не более, кг	20
Вместимость кассетного устройства (для мотков проволоки) или кассеты (с наружной намоткой проволоки) не более, кг	30
Ёмкость бункера для флюса не менее, дм3	10
Максимальный боковой наклон трактора, град.	25
Масса, кг	85

- Четыре ведущих колеса каретки (тележки) обеспечивают равномерное и стабильное перемещение.

- Для движения по направляющей линейке пара колёс, расположенных с одной из сторон каретки, дополнительно снабжена ребордами.

- В торцевой части каретки (тележки) впереди и сзади установлены на изоляторах кронштейны с упорными копирующими роликами для копирования вертикальной стенки при сварке «в угол» наклонным

Два способа подачи флюса в зону сварки:

- для сварки стыковых соединений и для сварки «в лодочку» предусмотрено концентрическое сопло для подачи флюса в зону сварки;

- для сварки тавровых и угловых соединений - эксцентричное сопло для подачи флюса в зону сварки.

а) б)

Рисунок 6. Сопла для подачи флюса в зону сварки:

а - для концентрической подачи флюса; б - для эксцентричной подачи флюса.

Полуавтомат дуговой сварки ПДГО510 (рисунок 7) предназначен для полуавтоматической сварки сплошной и порошковой проволокой на постоянном токе в среде защитных газов в комплекте с источниками для МИГ/МАГ сварки. Основные преимущества ПДГО-510:- Плавная регулировка выходного напряжения сварочного источника и скорости подачи электродной проволоки с подающего механизма. На рисунке 7 изображен полуавтомат марки ПДГО510.

Рисунок 7. Полуавтомат дуговой сварки ПДГО510.

Обеспечивает стабилизацию скорости подачи сварочной проволоки и обратную связь по напряжению на двигателе подачи сварочной проволоки, что позволяет производить качественную сварку на расстоянии до 30 метров от сварочного источника. Стабильная скорость подачи сварочной проволоки при длине шлейфа горелки 3 - 5 м и изгибах шлейфа. В таблице 5 указаны технические характеристики ПДГО-510.

Таблица 5. Технические характеристики сварочного полуавтомата ПДГО-510

Технические характеристики	ВДУ-506С	ПДГО-510
Напряжение питающей сети, В	380	27
Частота питающей сети, Гц	50	-
Номинальный сварочный ток, А	500
Номинальный режим работы ПВ%	60
Пределы регулирования сварочного тока, А	50-500	-
Напряжение холостого хода, В не более	85	-
Номинальное рабочее напряжение, В	50	-
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч	-	70 - 1000
Мощность привода, Вт	-	120
Потребляемая мощность, кВт не более	27	-
Масса полуавтомата, кг	260	15
Размеры	750х650х1150	650х215х410

НА рисунке 8 изображен выпрямитель ВДУ 506С

Рисунок 8. Выпрямитель ВДУ-506 С



8. Режимы сварки (автоматическая сварка полотнищ, полуавтоматическая сварка набора к полотнищу)

Режимы сварки под флюсом имеют основные и дополнительные параметры. К основным относят: ток, его род и полярность, напряжение дуги, диаметр электродной проволоки, скорость сварки.

Параметры режима сварки зависят от толщины и свойств свариваемого металла и обычно приводятся в технических условиях на сварку конкретного изделия и корректируются при сварке опытных образцов. При отсутствии таких данных режимы подбирают экспериментально. Основным условием для успешного ведения процесса сварки является поддержание стабильного горения дуги . Для этого определенной силе сварочного тока должна соответствовать своя скорость подачи электродной проволоки . Скорость подачи должна повышаться с увеличением вылета электрода. При его постоянном вылете увеличение скорости подачи уменьшает напряжение дуги. При использовании легированных проволок, имеющих повышенное электросопротивление, скорость подачи должна возрастать.

На рисунке 9 показано влияние изменения основных параметров сварки на размеры шва. Закономерности относятся к случаю наплавки, когда глубина провара ?0,8 толщины основного металла. При большей глубине провара ухудшение теплоотвода от нижней части шва приводит к резкому росту провара - вплоть до прожога.

Рисунок 9. Изменение ширины е и выпуклости q шва и глубины проплавления h в зависимости от параметров режима (а - в) и вылета электрода (г): U_д - напряжение дуги; I_св - сварочный ток; V_св - скорость сварки. Наибольшее влияние на форму и размеры шва оказывает сварочный ток. При его увеличении (рисунок 9, а) интенсивно повышаются глубина проплавления и высота усиления шва, а его ширина возрастает незначительно. Повышение напряжения на дуге увеличивает ширину сварного шва, глубина проплавления практически не меняется , высота выпуклости снижается (рисунок 9, б).

Влияние скорости сварки (рисунок 9, в) на глубину проплавления и ширину шва носит сложный характер. Сначала при увеличении скорости сварки давление дуги в се больше вытесняет жидкий металл, толщина прослойки жидкого металла под дугой уменьшается и глубина проплавления возрастает. При дальнейшем увеличении скорости сварки (>20 м/ч) заметно снижается погонная энергия, и глубина проплавления начинает уменьшаться. В о всех случаях при увеличении скорости сварки ширина шва уменьшается. При скорости сварки >70...80 м/ч по обеим сторонам шва возможны несплавления с кромкой или подрезы. Если необходимо вести сварку на больших скоростях, применяют специальные методы (сварка трехфазной дугой, двухдуговая и других.) Диаметр электродной проволоки заметно влияет на форму и размеры шва, особенно на глубину проплавления. Как видно из таблицы 3, при отсутствии источников, обеспечивающих необходимый сварочный ток, требуемая глубина проплавления может быть достигнута при уменьшении диаметра используемой электродной проволоки.

Род и полярность тока влияют на глубину провара. По сравнению с постоянным током прям ой полярности сварка н а постоянном токе обратной полярности на 40 ...50 %, а на переменном на 25.. .30 % увеличивает глубину проплавления. Изменение температуры изделия в пределах -60...+350^оС практически не влияет на размеры и форму шва. При подогреве изделия до более высокой температуры возрастают глубина и особенно ширина шва. Наклон электрода вдоль шва и положение детали также отражаются на форме шва. Обычно сварку выполняют вертикально рас положенным электродом, но в отдельных случаях она может проводиться с наклоном электрода углом вперед или углом назад. Сварка углом назад уменьшает прослойку, и проплавление возрастает. Сварка на подъем увеличивает глубину проплавления и вероятность прожога. При сварке на спуск металл сварочной ванны, подтекая под дугу, уменьшает глубину проплавления, поэтому возможно образование несплавлений и шлаковых включений. Состав флюса, его насыпная масса также изменяют форму и размеры шва. При увеличении насыпной массы флюса глубина проплавления возрастает, ширина шва уменьшается. Режимы сварки под флюсом и техника сварки швов различных типов: Стыковые швы выполняют односторонней однопроходной сваркой, двусторонней одно- или многопроходной сваркой. При односторонней сварке металла толщиной до 4...6 мм без разделки кромок зазор при сборке устанавливают минимальным. Для металла толщиной 10...12 мм стыки собирают с зазором. Тонкие листы (до 10 мм) и цилиндрические конструкции соединяют на стальных подкладках толщиной 3...6 и шириной 30...50 мм, если они не запрещены по условиям работы конструкции. Соединение "в замок" применяют в ответственных изделиях, при сборке толстостенных крупногабаритных изделий.

Таблица 6. Режимы сварки полотнищ продольной переборки

Толщина металла, мм	Ширина зазора в стыке, мм	dэ	Iсв, А	Uд, В	Vсв, м/ч
10	2.0	3	400 .. .425	25 ...28	70,0

Одностороннюю сварку на флюсовой подушке применяют для сварки листовых конструкций без разделки кромок с обязательным технологическим зазором (таблица 6). Для получения стабильной формы корневого валика одностороннюю сварку выполняют на медной или флюсомедной подкладке. Сварка без подкладок возможна только при условии плотной и точной сборки стыка без зазоров и глубине провара меньше или равно 2/3 толщины металла. Двусторонняя однопроходная сварка обеспечивает более высокое качество швов за счет уменьшения влияния изменения режимов сварки и точности сборки стыков. Первый проход двустороннего шва выполняют на флюсовой подушке. Второй проход с обратной стороны осуществляют после зачистки корня шва первого прохода. Режимы сварки первого слоя выбирают так, чтобы глубина провара не превышала половины толщины металла. Второй шов сваривают с проваром, равным 0,65...0,7 толщины основного металла (таблица 7).

Таблица 7. Режимы механизированной сварки под флюсом двусторонних стыков швов без разделки кромок.

Толщина металла, мм	Зазор в стыке, мм	Iсв, А	Uд, В	Vсв, м/ч
10-14	3.. .4	700...750	34.. .36	30

Многопроходные двусторонние швы применяют для стыковых соединений металла толщиной более 20 мм с разделкой кромок. Число слоев определяется толщиной металла и режимом сварки. При сварке первых двух слоев электрод должен быть направлен точно по оси разделки во избежание подрезов. Последующие слои сваривают со смешением электродов с оси так, чтобы каждый последующий слой перекрывал предыдущий на 1/3 ширины.

При соединении металлов большой толщины (до 300 мм) сварку ведут в узкий зазор (щелевая разделка) между свариваемыми кромками шириной 16...36 мм. Это позволяет уменьшить деформации и остаточные напряжения в швах. Однако повышаются требования к точности сборки кромок, особенно величины зазора между ними. Сварку осуществляют с раскладкой по два или три валика в каждом слое проволокой диаметром 2 или 3 мм на режимах, которые подбирают в зависимости от ширины зазора, вида материала и прочее. В зависимости от площади поперечного сечения шва и положения сварки угловые сварные швы можно сваривать без скоса или со скосом одной из кромок с одной или двух сторон как одно , так и многопроходными швами. Сварку однопроходным угловым швом тавровых соединений ведут на весу, на флюсовой подушке или ручной подварке. При сварке в лодочку однослойный шов или каждый шов в многослойном шве имеет большее сечение , чем при сварке наклонным электродом, но применение медных подкладок и флюсовых подушек затруднено, поэтому зазор между деталями не должен превышать 1,5 мм.



9. Последовательность сборки и сварки полотнища и набора

Сборку полотнищ секций на плоском сборочном стенде (рисунок 10) начинают с раскладки необходимых деталей согласно чертежу, при этом необходимо соблюдать, чтобы плоскость, на которой будет установлен набор, находилась внизу. Для правильной ориентировки и установки деталей набора против прямой кромки полотнища на стенде пробивают прямую линию. Первую деталь (лист) устанавливают прямой кромкой на эту линию и крепят к стенду прихватками или прижимами «рыбий хвост». К первой детали (листу) подтягивают вторую, прямую кромку которой также устанавливают по прямой линии на стенде (допускаемое отклонение ±1 мм) и контролируют зазор по стыку между деталями. При неравномерном зазоре кромки на одной детали (листе) подрубают. Детали стягивают друг с другом до нужного зазора, выравнивают разностенность прижимами и листы скрепляют друг с другом прихватками. Стыкование следующих деталей производят аналогичным образом. Против стыков устанавливают на прихватках выводные планки, которые служат для вывода дефектного начала и конца шва за пределы контура.

Рисунок 10. Плоский сборочный стенд для сборки полотнищ

Стыки полотнищ заваривают автоматами под слоем флюса. Последовательность наложения швов должна обеспечивать минимальные деформации и напряжения от сварки. Для этого необходимо заваривать короткие швы (стыки) на поясах, а затем уже длинные швы (пазы), если стыки не совмещены в одну линию. Если стыки совмещены в одну линию, последовательность наложения швов не имеет значения. После сварки полотнища его кантуют (переворачивают), зачищают швы (рубкой, газовой или дуговой строжкой) и заваривают с обратной стороны. Чтобы уменьшить деформации тонколистовых полотнищ (толщиной до 4-5 мм), их закрепляют на стенде по контуру прихватками. Иногда против шва устанавливают растягивающие планки. После сварки и освобождения полотнищ от закрепления по контуру, выполняют правку их вручную кувалдами или на правильных вальцах, если позволяют габариты полотнищ.

При толщине полотнища до 5 мм допускается бухтиноватость 10 мм на 1 погонный метр, при толщине более 6 мм - 5 мм на 1 погонный метр.

Сборку и сварку тавровых прямолинейных балок, бортовых шпангоутов, бимсов, стрингеров, карлингсов, балок жесткости переборок и криволинейных - для бимсов, карлингсов и других выполняют на широко распространенных станках СТС-2М или на специальном приспособлении (риунок10).

Сборка и сварка тавровых балок на станках СТС-2М осуществляется одновременно. Центрирующие ролики станка устанавливают стенку тавра посредине пояска, обжимающий сверху ролик 4 сдавливает детали, а две сварочные головки сваривают тавр. Ведущий ролик снизу перемещает обжатие детали тавра со скоростью сварки; сварочные головки неподвижны.

После сварки тавровые балки правят на прессах или с помощью местного нагрева свободной кромки тавра. Допускаются отклонения (не более 2-10 мм) от заданной формы при длине балки от 3-10 м в зависимости от высоты стенки.

На приспособлениях (см. рисунок 11) стенку и поясок 1 закладывают в гнездо в балке приспособления, обжимают винтом 3 и закрепляют скобой 2, затем прихватывают стенку к полке тавра прихватками, после чего приваривают полуавтоматом с одной стороны. При необходимости приварку делают и с другой стороны, образуя двусторонний шов.

Рисунок 11. Приспособление для сборки тавровых балок:

1 - стенка и поясок тавровой балки, 2 - скоба для крепления стенки, 3 - обжимающий винт, 4 - основание приспособления

Сборку и сварку бракет и книц с поясками выполняют вручную на плоских стендах или в приспособлениях, аналогичных рассмотренным выше. На пояске по чертежу размечают место примыкания листа бракеты или кницы, устанавливают и обжимают поясок (к бракете или книце) и закрепляют прихватами. Пояски приваривают к бракетам ручной или полуавтоматической сваркой.

Сборку и сварку плоскостных секций выполняют на плоских сборочных стендах ( рисунок 10). Сборка и сварка полотнищ секции подробно рассмотрены выше, продолжением является установка и приварка набора на полотнище. Готовые полотнища подают на плоский сборочный стенд и закрепляют по периметру прихватками. По плазовому эскизу (снятому с плаза) и чертежу разметчик производит на полотнище разметку мест установки набора. В рассматриваемом примере приводится установка набора на полотнище переборки.

Места притыкания набора и кромки набора тщательно очищают от грязи и ржавчины. После этого устанавливают, закрепляют на прихватках набор главного направления и приваривают к полотнищу автоматической сваркой под флюсом. Затем устанавливают набор поперечного направления, обжимают его по точкам соприкосновения с полотнищем и приваренным ранее набором, закрепляют прихватками и окончательно приваривают к набору главного направления вручную или полуавтоматами в среде углекислого газа, а к полотнищу - полуавтоматами любого типа. Затем секцию освобождают от креплений к сборочному стенду, кантуют (переворачивают) и устанавливают на козлы для проведения сварочных работ (подварка стыков поясков тавров со стороны полотнища и др.), правки и установки временных жесткостей «рыбин», установки насыщения (если такое насыщение имеется) и др. «Рыбины», устанавливаемые по периметру переборки, должны отстоять от контура примерно на 100 мм, тогда они не будут мешать стыкованию секций на стапеле. Применение «рыбин» необходимо во избежание случайных искривлений готовой проверенной секции.

Установку насыщения переборки (стаканы, кабельные коробки, фитинги, горловины, фундаменты устройств, различные детали крепления оборудования) производят в следующем порядке. Сначала размечают по чертежу места отверстий и установки насыщения, газовой резкой вырезают отверстия, зачищают их пневматической рубкой и шлифовкой, ставят детали или узлы насыщения, закрепляют прихватками и приваривают.

Правку набора и полотнища чаще всего производят местным подогревом в случае, когда величины бухтиноватости превышают допускаемые. После сварки и правки проверяют конструкции секции, размечают контур, удаляют припуски согласно «альбому стапельных припусков» и обрабатывают секцию под сварку на стапеле. Секцию маркируют краской и отправляют на предстапельный склад или непосредственно на стапель.

Секции с погибью и криволинейными обводами собирают и сваривают на постелях в следующем порядке.

На постели после проверки ее по горизонтальной контрольной раскладывают детали наружной обшивки среднего пояса предварительно согнутые по шаблонам. Стыкование деталей в любом случае начинают с деталей среднего пояса секции. Крайний лист (с носа и кормы секции) устанавливают так, чтобы пазовые кромки были совмещены с рисками пазов на лекалах постели, а монтажный стык находился от крайнего лекала на расстоянии, указанном в рабочем чертеже с прибавлением припуска (рисунок 12). Лист прикрепляют к лекалам постели талрепами или планками, затем к крайнему листу подгоняют и закрепляют прихватками следующие листы среднего пояса, обжимают и прикрепляют их к лекалам постели.

Рисунок 12. Установка первого листа наружной обшивки секции на постель: 1 - лист, 2 -постель, 3 - риски пазов, 4 - размер, контролируемый при продольной установке листа

Сборку остальных листов (деталей) наружной обшивки производят аналогичным образом. Стыки и пазы наружной обшивки сваривают автоматической сваркой, поэтому необходимо обеспечить чистоту кромок. Если кромки имеют загрязнения или ржавчину, то перед сборкой их зачищают.

Сварные швы накладывают только с внутренней стороны наружной обшивки. Затем проверяют положение постели по горизонтальной контрольной шланговым ватерпасом. Если отступление от горизонтальности превышает 2 мм, постель выравнивают и производят разметку мест установки набора.

На размеченные места устанавливают набор, начиная со средних продольных и поперечных связей. Во всех случаях первой устанавливают продольную неразрезную связь, затем от середины секции к краям устанавливают поперечные связи, обжимают и, проверив их положение, закрепляют прихватками между собой и с наружной обшивкой. После установки основного набора устанавливают и закрепляют на секции мелкие детали.

Чтобы уменьшить деформации секции, рекомендуется сначала сваривать детали между собой, начиная от середины секции, и накладывая швы в нос и корму симметрично к бортам. Швы между деталями набора, расположенные вертикально, сваривают ручной или полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа. Набор к наружной обшивке приваривают полуавтоматами, применяя последовательность наложения швов, изображенную на рисунок 13.

Рисунок 13. Приварка набора к наружной обшивке (цифрами указана последовательность наложения швов, стрелками - направление сварки)

После приварки набора секцию снимают с постели и на наружной обшивке секции размечают стапельные установочные линии (крайние шпангоуты секции, теоретические линии палуб, платформы, диаметральную плоскость и базовые линии). Затем кантованную секцию устанавливают на постели, швы пазов и стыков зачищают с левой стороны пневматической рубкой, газовой или электровоздушной строжкой, подваривают автоматами или полуавтоматами. Размечают места установки насыщения, вырезов (их делают ручной газовой резкой), устанавливают насыщение и приваривают их. При необходимости производят правку секций. Готовую секцию предъявляют ОТК, проверяя непроницаемость, качество швов и комплектность.



10. Контроль качества сварочных работ

Контроль сварных соединений включает входной (предварительный) контроль, пооперационный контроль, контроль готовой продукции. Предварительный контроль включает:

- контроль квалификации сварщиков;

- контроль квалификации дефектоскопистов;

- контроль подготовки инженерно-технических работников сборочно-сварочного производства;

- контроль состояния сборочно-сварочного оборудования;

- контроль состояния сборочно-сварочного инструмента и оснастки;

- контроль основного металла и сварочных материалов.

Операционный контроль включает:

- контроль качества сборки под сварку;

- контроль технологии и качества выполнения сварных конструкций.

Готовое изделие проверяется в соответствии с техническими условиями и чертежом, а также подвергается предусмотренным испытаниям.

Сварные швы контролируются в основном с обеих сторон шва, с одной (при толщине до 50мм) или с обеих поверхностей соединения. Контроль проводят после выполнения внешнего осмотра и устранения выявленных при этом недопустимых поверхностных дефектов.

Подготовка включает в себя следующие этапы:

- выбор параметров контроля;

- постройка дефектоскопа по эталону чувствительности и заданным параметрам;

- очистка поверхности от брызг.

При очистке поверхности предъявляются высокие требования к подготовке поверхностей в зоне сканирования щупом (во избегании стирания щупа, обеспечение контакта).

При подготовке контактной среды используют жидкие смазочные материалы (вода, масло, глицерин) и вязкие (солидол), с помощью которых заполняют зазоры между близко расположенными ребрами жесткости.

Поиск дефектов осуществляют путем сканирования на несколько завышенной чувствительности путем продольно-поперечного перемещения преобразователя по всей контролируемой зоне сначала с одной, затем с другой стороны. Шаг продольного перемещения преобразователя должен быть не более половины диаметра пьезоэлемента. В процессе перемещения наклонный преобразователь необходимо непрерывно поворачивать вокруг своей оси на ±15°, для того, чтобы обнаружить различно ориентированные дефекты. Контроль преобразователя с поверхностью контролируемого изделия надо обеспечить легким нажатием руки на преобразователь.

При появлении эхо-сигналов от дефекта на рабочем участке производят измерение информативных характеристик: координат, амплитуды эхо-сигнала, условной высоты, коэффициент формы, условной протяженности и количество дефектов т стандартном участке шва.



11. Охрана труда

В процессе сборки и сварки конструкций возникают опасные вредные производственные факторы:

- шум от работающего оборудования;

- ультрафиолетовое, видимое и инфразвуковое излучения сварочной дуги;

- повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;

- электромагнитные поля и ионизирующие излучения;

- статическая нагрузка на руку сварщика.

При выборе технологического процесса предпочтение следует отдавать такому процессу, при котором безопасность труда и сохранение здоровья работников будут обеспечены в наибольшей степени. Нужно учитывать, какие сварочные материалы - электроды, проволока, флюсы, защитные газы - выделяют меньше вредных веществ. Нельзя использовать сварочные материалы, не прошедшие гигиенической оценки. О требованиях безопасности нужно помнить при назначении характеристик сварочного тока: увеличение производительности труда (объема наплавленного металла) не должно сопровождаться снижением работоспособности и ухудшением здоровья людей.

...