Разработка технологического процесса сборки и сварки подземного резервуара для СУГ типа РГ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Правительство Санкт-Петербурга

Комитет по науке и высшей школе

Санкт-Петербургское государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Петровский колледж» (СПб ГБПОУ «Петровский колледж»)

Отделение информационно-промышленных технологий судостроения

Курсовая работа

МДК 01.01 Технология сварочных работ

Разработка технологического процесса сборки и сварки подземного резервуара для СУГ типа РГ

Выполнил:

Новский Никита Андреевич

Студент группы 3007

Специальность 22.02.06

Сварочное производство

Преподаватель: Евдомащенко Елена Анатольевна

Санкт-Петербург

2023 г.

Содержание

сварка металл технологический последовательность

1. Краткая характеристика о развитии сварки в России

2. Преимущества сварки перед другими способами изготовления

3. Анализ конструкции

4. Характеристика свариваемого металла

5. Свариваемость применяемой стали

6. Разбивка конструкции на сборочные узлы

7. Способ подготовки кромок

8. Выбор способа сварки

9. Выбор сварочных материалов

10. Расчет режимов сварки

11. Расчет сварочных материалов

12. Технологическая последовательность сборки и сварки каждого узла и меры по снижению напряжений и деформаций

13. Выбор сварочного оборудования

Заключение

Список использованной литературы



1. Краткая характеристика о развитии сварки в России

В 1802 году впервые в мире профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В. Петров (1761-1834 гг.) открыл электрическую дугу и описал явления, происходящие в ней, а также указал на возможность ее практического применения. В 1881 году русский изобретатель Н.Н. Бенардос (1842-1905 гг.) применил электрическую дугу для соединения и разъединения стали. Дуга Н.Н. Бенардоса горела между угольным электродом и свариваемым металлом. Присадочным прутком для образования шва служила стальная проволока. В качестве источника электрической энергии использовались аккумуляторные батареи. Сварка, предложенная Н.Н. Бенардосом, применялась в России в мастерских Риго-Орловской железной дороги при ремонте подвижного состава. Н.Н. Бенардосом были открыты и другие виды сварки: контактная точечная сварка, дуговая сварка несколькими электродами в защитном газе, а также механизированная подача электрода в дугу.

В 1888 году русский инженер Н.Г. Славянов (1854-1897 гг.) предложил дуговую сварку плавящимся металлическим электродом. Он разработал научные основы дуговой сварки, применил флюс для защиты металла сварочной ванны от воздействия воздуха, предложил наплавку и сварку чугуна.

Н.Г. Славянов изготовил сварочный генератор своей конструкции и организовал первый в мире электросварочный цех в Пермских пушечных мастерских, где работал с 1883 по 1897 г. Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов положили начало автоматизации сварочных процессов. Однако в условиях царской России их изобретения не нашли большого применения. Только после Великой Октябрьской социалистической революции сварка получает распространение в нашей стране. Уже в начале 20-х гг. под руководством профессора В.П. Вологдина на Дальнем Востоке производили ремонт судов дуговой сваркой, а также изготовление сварных котлом, а несколько позже - сварку судов и ответственных конструкций. Развитие и промышленное применение сварки требовало разработки и изготовления надежных источников питания, обеспечивающих устойчивой горение дуги. Такое оборудование - сварочный генератор СМ-1 и сварочный трансформатор с нормальным магнитным рассеянием СТ-2 - было изготовлено впервые в 1924 году Ленинградским заводом «Электрик». В том же году советский ученый В.П. Никитин разработал принципиально новую схему сварочного трансформатора типа СТН. Выпуск таких трансформаторов заводом «Электрик» начал с 1927 г.

В 1928 году ученый Д.А. Дульчевский изобрел автоматическую сварку под флюсом. Новый этап в развитии сварки относится к концу 30-ых годов, когда коллективом института электросварки АН УССР под руководством академика Е.О. Патона был разработан промышленный способ автоматической сварки под флюсом. Внедрение его в производство началось с 1940г. Сварка под флюсом сыграла огромную роль в годы войны при производстве танков, самоходных орудий и авиабомб. Позднее был разработан способ полуавтоматической сварки под флюсом. В конце 40-ых годов получила промышленное применение сварка в защитном газе. Коллективами Центрального научно-исследовательского института технологий машиностроения и Института электросварки имени Е.О. Патонова разработана и в 1952 году внедрена полуавтоматическая сварка в углекислом газе.

2. Преимущества сварки перед другими способами изготовления

Сварка обладает рядом преимуществ, основные из которых следующие:

1. Экономия металла вследствие наиболее полного использования рабочих сечений элементов сварных конструкций, придания им более целесообразной формы, в соответствии с действующими нагрузками и уменьшения веса соединительных элементов.

2. Сокращение сроков работ и уменьшение стоимости изготовления конструкций за счет снижения расхода металла и уменьшения трудоемкости работ.

3. Возможность широкого использования сварки, наплавки и резки при ремонте, где эти способы обработки металла позволяют быстро и с наименьшими затратами восстанавливать изношенное, вышедшее из строя оборудование и разрушенные сооружения.

4. Возможность изготовления сварных изделий сложной формы из штамповочных и листовых элементов взамен ковки и литья.

5. Удешевление технологического оборудования, так как отпадает необходимость в дорогих сверлильных, дыропробивных станках и клепальных машинах.

6. Герметичность и надежность получаемых сварных соединений.

7. Уменьшение производственного шума и улучшение условий труда в цехах.

Сваркой можно получить сварное соединение прочностью выше основного металла. Поэтому сварку широко применяют при изготовлении ответственных конструкций работающих при высоких давлениях и температурах, а также динамических (ударных) нагрузках - паровых котлов, химических аппаратов высокого давления, мостов, самолетов, паровых турбин, гидросооружений, ракет, космических кораблей, искусственных спутников Земли и др.

3. Анализ конструкции

Данный резервуар предназначен для хранения и выдачи сжиженных углеводородных газов.

Масса - 17500 кг; Длина - 4350мм; Ширина - 1420 мм; Высота - 2635 мм;

Во время работы, конструкция взаимодействует на статические, динамические и знакопеременными нагрузками и вибрациями.

Данная конструкция эксплуатируется под землей, при температуре в районе от -40 ?С до +45?С. Нагрузки на конструкцию состоят из, веса земли и самой конструкции, а так же сжиженных газов, что равняется примерно 7200 кг.

Рис. 1. Чертеж "Резервуара"

Таблица 1. Сертификация деталей

№ детали	Наименование детали	Размеры детали ДхШхВ (мм)	Количество (шт.)
1	Донышки	Ш1400х8=400	2
2	Обечайка	Ш 1400x8=6990	1
3	Труба фланцевая	Ш 500х8=600	1



Таблица 2. Спецификация сварных швов

№	Обозначение	Кол.	Примечание
1	ГОСТ 14771-76-Т1-10	1
2	ГОСТ 14771-76-С25	2

4. Характеристика свариваемого металла

Сталь марки 08Х18Н10 (старое обозначение 0Х18Н10) является хромисто-никелевой сталью, коррозионностойкой, жаростойкой, а также высоколегированной.

Все характеристики 08Х18Н10 определяет химический состав. Оптимальное соотношение содержания в сплаве 08Х18Н10 хрома и никеля обеспечивает изделиям из него высокую сопротивляемость к воздействию агрессивных сред, включая кислотные и кислые солевые. Введение других легирующих элементов улучшают свойства стали. Именно благодаря соединениям хрома с кислородом, поверхности нержавеющего сплава образуется оксидная пленка - надежная защита от коррозионных отложений.

Углерод обеспечивает высокую твердость и прочность.

Документы, разрешающие для применения в производстве этой стали:

иметь перед использованием:

Клеймо, маркировку, а также сертификат завода-изготовителя, подтверждающих соответствие материалов их назначению.

Основные требования к сертификату:

- наименование и (или) товарный знак предприятия-изготовителя;

- наименование потребителя;

- номер заказа;

- дату оформления документа о качестве;

- марку стали, группу или класс прочности;

- номер плавки и номер партии, если плавка делится на партии;

- наименование металлопродукции, размеры, количество мест, их общую массу;

- номер нормативного документа;

- химический состав стали по ковшевой пробе или в готовом прокате;

- результаты всех испытаний;

- сведения о режиме термической обработки по требованию потребителя;

- результаты рентгенографического контроля на расслоение металла;

- штамп УКП (управление качества продукции).

Химический состав стали 08х18н10, % ГОСТ 5632-2014
C	Cr	Fe	Mn	Ni	P	S	Si
?0,08	17-19,0	Осн.	?2,0	9-11,0	?0,035	?0,020	?0,8

Механические свойства ГОСТ 5632-2014
Марка стали	Временное сопротивление, МПа	Предел текучести, МПа	Относительное удлинение, %
08х18н10	510	210	43

5. Свариваемость применяемой стали

Для высокого качества сварного соединения необходимо вычислить по диаграмме Шеффлера свариваемость данной стали исходя из ее химического состава, чтобы избежать образования трещин.



Исходя из химического состава стали производим расчеты эквивалента хрома и никеля.

Crэкв = Cr + Mo +1.5Si + 0.5Nb + V + 3.5Ti=18+1.2=19.2%

Niэкв = Ni + 30C + 0.5 Mn=10+2.4+1=13.4%

Произведя расчеты эквивалента хрома и никеля, узнаем по диаграмме Шеффлера, что сталь имеет Аустенитно-ферритную структуру (А+Ф 20%)

Следовательно, свариваемость у стали 08х18н10 хорошая.

6. Разбивка конструкции на сборочные узлы

Разбивка выполняется с учетом доступности выполнения сварки и получения наименьших деформаций.

Узлы формируются по последовательности сварки конструкции.

Узел 1: деталь 1/2 + деталь 2. ГОСТ 14771-76 С25

Узел 2: узел 1 + деталь 3. ГОСТ 14771-76 Т1

7. Способ подготовки кромок

Кромки и поверхности стыкуемых под сварку деталей должны быть зачищены в соответствии с требованиями (рис. 2):



Рис. 2. Мести зачистки соединений

Зачистку свариваемых кромок следует производить до полного удаления ржавчины, окалины, грязи, масла, влаги и других загрязнений. Методы зачистки, обеспечивающие данные требования, выбираются заводом-строителем.

Качество зачистки кромок под сварку должно приниматься УКП непосредственно перед сборкой и перед сваркой конструкции (соединения).

В данной конструкции не будут использоваться скосы кромок, так как толщина металла позволяет проварить полностью металл без каких-либо взаимодействий в виде скосов кромок. Здесь будут использоваться такое соединение как тавровое без скоса кромок, одностороннее с условным обозначением Т1. Все это регламентируется по ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе (таблица 3).

Таблица 3. ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе



Таблица 4. Размеры, мм

8. Выбор способа сварки

Для изготовления металлоконструкции “Резервуар” был способ полуавтоматической сварки в среде защитных газов. Этот способ позволяет проводить сварку в труднодоступных местах более комфортно, нежели в случае с дуговой сваркой. А также является наиболее экономически выгодным и более удобным по сравнению с другими способами сварки. Выполняется во всех пространственных положениях, но требуется защита от сквозняков и осадков.

9. Выбор сварочных материалов

При выборе сварочных материалов надо смотреть на химический состав стали и подбирать такой материал, чтобы он подходил по составу. Для того, что бы была хорошая свариваемость и не разрушать сталь химическим воздействием.

Проволока сварочная, 1 мм, Св-04Х19Н9, по ГОСТ2246-70.

РасшифровкаСв-04Х19Н9:

СВ - сварочная, 0,4 - содержание углерода, в данном случае 0,04% (низкоуглеродистая); X19 - хром 19%; H - никеля, 9%; общее содержание легирующих элементов более 2,5%, значит проволока - легированная.

Таблица 5. Химический состав СВ08Г2С, 1.2 мм, ГОСТ2246-70

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mn
До 0.06	0.5-1	1-2	8-10	до 0.018	до 0.025	18-20	до 0.25

Таблица 6. Механические свойства, Св-04Х19Н9 1. мм, ГОСТ2246-70

Марка	Предел текучести, МПа	Предел текучести, МПа временное сопротивление разрыву, МПа	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, Дж/смІ при -29єС
ПСГ-0302	>900	>1300	28	55

Аргон ГОСТ 10157-2016

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены".

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий" (ФГУП "ВНИИ СМТ")

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 527 "Химия"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 28 июня 2016 г. N 49)

Углекислый газ CO_2, ГОСТ 8050-85.



Таблица 7. Требования к аргону газообразному чистому (ГОСТ 10157-62)

Меры безопасности при работе с аргоном:

дистанционный контроль содержания кислорода в воздухе ручными или автоматическими приборами; объем кислорода в воздухе должен составлять не меньше 19%

при работе с жидким аргоном, способным вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз, необходимо использовать защитные очки и спецодежду

при работе в атмосфере аргона необходимо использовать шланговый противогаз или изолирующий кислородный прибор

10. Расчет режимов сварки

Величины:

Значения теплофизических и механических величин даются в системе СИ. Для значения технологических величин используются внесистемные единицы измерения:

с - плотность, г/см³

Т_пл - температура плавления материала, ^ОС

Т_о - начальная температура изделия, ^ОС

j - плотность тока, А/мм²

d_э - диаметр электрода, мм

I - сила сварочного тока, А

U - напряжение на дуге, В

V_св - скорость сварки, м/ч, см/с

q - тепловая мощность дуги, Дж/с

q_п - погонная энергия дуги Дж/см

з_u - эффективный КПД источника нагрева

б_н - коэффициент наплавки, г*А/ч

С - высота шва, мм

h_ус - высота усиления шва, мм

B_ш - ширина шва, мм

K - катет углового шва

F_р, F_ус, F_н - площади разделки, усиления, наплавки, мм²

F_пр - площадь проплавления основного металла

Ш_в - коэффициент формы сварочной ванны

Ш_ус - коэффициент формы усиления шва

Тавровое S=8

1) Плотность тока

2) Сила сварочного тока

3) Напряжение дуги



4) Коэффициент проплавления

5) Скорость сварки

6) Скорость подачи проволоки

7) площадь наплавленного металла

Fн =

8) глубина проплавления шва

Нпр=0,75*1=0,75 мм

стыковое S=8

1) Рассчитаем плотность тока по диаметру проволоки.

D=1, значит j= 110 А/мм2

2) Сила сварочного тока



Iсв= Пdэ2/4* j = (3,14*1*1)/4*110= 86A

3) Напряжение дуги

Ud=20+0,05/(vdэ)* Iсв= 20+0,05/v1*86= 23В

4) Коэффициент проплавления

Yпр= K'*K” (19-0,01*Iсв) * (dэ+Ud)/Iсв=

= 0,923*0,92(19-0,01*86)* (1*23)/86= 5

5) Скорость сварки

Vсв= ((8,2dэ-6,3)*10 3/)/I =((8,2*1-6,3)*10 3/)/86=5,2=5,2/36=0,14 см/с

6) Скорость подачи проволоки

Vnn=(4*aн*Iсв)/(Пdэл2*p)=(4*12*86)/(3,14*1*1*7,8)=2400/15,67=

= 153 м/ч

11. Расчет сварочных материалов

Величины:

Hэ - норма расхода покрытых электродов, F

Lш - длина сварного шва, см

Gэ - удельная норма расхода, г/ см

Kp - коэффициент расхода

Mн - расчетная масса наплавленного металла, г/см`3

Fн - площадь поперечного сечения наплавленного металла шва

Lш=2009

Тавровое S=8

Кш = 8 мм

Fн= Kц

Gэ=Кр*mн = 1.5 * 3.3=4.95г

Нэ= Gэ*Lш=4.95*2009=9945г

Количество проходов 1:

9.945кг

Стыковое S=8

Нэ = Gэ * Lш * n = 93.6 * 4396 * 2 =822 931 г

Gэ = kp * mн = 1.5 * 62.4 = 93.6 г/см

Количество проходов 3

822931*3=2468793=2468кг

12. Технологическая последовательность сборки и сварки каждого узла и меры по снижению напряжений и деформаций

Общие этапы сборки и сварки конструкции:

1. Подготовка поверхностей деталей перед сваркой - очистка от окислов, жира, пыли и других загрязнений.

2. Сборка деталей в соответствии с чертежом и установка их в нужное положение.

3. Закрепление деталей для предотвращения их смещения и деформации в процессе сварки.

4. Сварка деталей в соответствии с требованиями технологического процесса.

5. Обработка швов после сварки - удаление излишков металла, шлифовка, полировка.

6. Контроль качества сварки - проверка на соответствие требованиям чертежа и нормам качества.

Для снижения напряжений и деформаций при сварке необходимо применять следующие меры:

1. Использование специальных крепежных элементов для удержания деталей в нужном положении в процессе сварки.

2. Равномерное распределение сварочных напряжений по всей конструкции.

3. Использование специальных технологий сварки, таких как последовательная сварка и применение малых токов и времени сварки.

4. Применение технологии предварительного подогрева деталей перед сваркой для снижения напряжений и деформаций.

5. После сварочная обработка деталей для устранения возможных деформаций и напряжений, таких как термическая обработка или гидравлическое выпрямление.

Общие требования по выполнению сборочных работ:

1. Соблюдение требований технологического процесса и чертежа.

2. Контроль качества деталей перед сборкой.

3. Использование специальных инструментов и оборудования для сборки.

4. Проверка качества сборки и сварки после каждого этапа.

5. Обеспечение безопасности при работе с оборудованием и материалами.

6. Соблюдение правил эксплуатации и хранения готовой конструкции.

7. Проведение контроля качества готовой конструкции перед ее использованием.

8. Обеспечение сохранности окружающей среды в процессе сборки и сварки.

Требования к рабочим, ИТР:

1. Наличие соответствующего образования и опыта работы в области сварки.

2. Знание технологических процессов и требований к сварке.

3. Умение читать и понимать чертежи и техническую документацию.

4. Знание основ безопасности при работе с оборудованием и материалами.

5. Умение работать с различными видами сварочного оборудования и инструментов.

6. Умение выполнять контроль качества сварочных соединений и деталей.

7. Навыки работы в команде и умение выполнять задачи в срок.

8. Знание правил эксплуатации и технического обслуживания сварочного оборудования.

9. Умение организовывать рабочее место и хранить материалы и инструменты.

10. Готовность к повышению квалификации и профессиональному развитию.

Сборка резервуара:

Первым этапом для сборки резервуара целесообразно собрать центральную и боковые части весте.

Сделать сборку и сварку Узла 1. Перед началом, зачистим места под сварку, электроболгаркой. Затем весь материал установить на сварочный стол кондуктор. Закрепить все детали с помощью зажимов и начать сварку. Сварку производить по ГОСТу 14771-76 по условному номеру С25, обваривать по замкнутой цепи. После того как сварили эти части, зачистить сварочные швы. Это производить с помощью сварочной карщетки.

После сварки основной части приступаем к сборке узла 2. Так же зачистить места под сварку, установить их в кондукторе и закрепить с помощью зажимов. Сварку производить по ГОСТу 14771-76 по условному номеру Т1 с соблюдая катет 10 мм, обваривать по замкнутой цепи. После того как сварили фланец, зачистить сварочные швы. Это производить с помощью сварочной карщетки.

13. Выбор сварочного оборудования

При выборе сварочного оборудования я смотрел на максимальный ток, который может выдать сварочный аппарат, время работы при нагрузке, из-за наличия в конструкции длинных швов, а так же удобства при использовании.

Выбранный мною сварочный полуавтомат - MinarcMig Evo 200.

Преимущества:

Высокое качество сварного шва и точный поджиг дуги

Ток сварки MIG 200 A при токе питания 16 A

Автоматическая и ручная модели

Использование цельнометаллической, порошковой, нержавеющей стальной, алюминиевой, медно-кремниевой проволокой; катушки весом 1 кг и 5 кг

Большой графический дисплей, который помогает пользователям в работе

Конструкция предназначена для использования с питающими кабелями длиной более 100 м

Возможность работы от сети или от генератора

Таблица 8. Основные технические параметры оборудования

Напряжение сети:	220 В (187-253)
MIG/MAG сварочный ток:	20 - 200 А
Диаметр стальной проволоки (min-max):	0,6-1 мм
Сварочное напряжение:	15-26 В
Напряжение холостого хода:	74 В
Мощность при максимальной нагрузке, кВт	6.20 кВт



Заключение

Во время написания курсовой работы, был разработан технологический процесс сборки и сварки резервуара подземного для СУГ. Также, во время написания курсовой работы, были пройдены такие этапы разработки технологического процесса, как, анализ конструкции, описание характеристики основного металла, расчет свариваемости основного металла, разбивка конструкции на сварочные узлы, выбор способа подготовки кромок, выбор сварочных материалов, расчет режимов сварки, расчет расхода сварочных материалов, написание последовательности сборки и сварки каждого узла, а также обоснованный выбор сварочного оборудования.



Список использованной литературы

1. ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе, соединения, сварные основные типы, конструктивные элементы и размеры.

2. ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. Технические условия.

3. Овчинников, В.В. Современные виды сварки: учеб. Пособие для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.В. Овчинников. - 5-е изд., стер. - М.: Издательский Центр «Академия», 2016. - 208 с.

4. Приложение Евдомащенко Е.А.

Размещено на Allbest.ru

...