Технология сборки и сварки сосудов



Технология сборки и сварки сосудов

К сосудам относятся паровые котлы, цистерны для сжиженных газов и т. д., в которых рабочее давление превышает атмосферное на 0,7 кгс/см2 (70 кПа) и выше. Сосуд обычно состоит из обечаек, сферических днищ и патрубков (рис. 133).

Вначале собирают карты из листов, которые сваривают между собой. Сваренные карты изгибают по радиусу в вальцах для получения заготовки обечайки, потом сваривают продольный шов с последующей правкой (обкаткой) сваренной обечайки на вальцах.
Сваренные и отвальцованные обечайки собирают между собой, с патрубками и сферическими днищами. Кольцевые швы сваривают участками обратно-ступенчатым способом. Патрубки приваривают либо в одном направлении, если диаметр патрубка .не более 200 мм, либо обратно-ступенчатым способом, если диаметр патрубка более 200-300 мм.
Сваренные сосуды обязательно проходят специальный контроль на прочность и плотность сварных соединений.
Резервуары, являющиеся листовыми конструкциями, по форме бывают цилиндрическими и шаровыми (сферическими). Цилиндрические резервуары подразделяются на вертикальные и горизонтальные. Технология сборки и сварки горизонтальных резервуаров аналогична технологии сборки и сварки сосудов.
Вертикальный резервуар (рис. 134) состоит из днища, корпуса, кровли, шахтной лестницы и других металлических конструкций. По современной технологии днище и корпус вертикального резервуара сваривают автоматической сваркой на заводе, а затем свертывают в рулон и отправляют на место монтажа. Кровлю также изготовляют по узлам на заводе и отправляют на место монтажа отдельными узлами (щитами).

При монтаже резервуаров ручной сваркой выполняют кольцевой шов, соединяющий корпус резервуара с днищем, замыкающий шов корпуса резервуара и другие сварочные работы. Кольцевой шов выполняют обратно-ступенчатым способом, а замыкающий шов — снизу вверх участками. Сферические резервуары собирают из отдельных элементов (лепестков), изготовленных методом холодной или горячей штамповки, методом взрыва или вальцовки. Сварку лепестков выполняют в специальных манипуляторах ручной или автоматической сваркой.
К решетчатым конструкциям относятся фермы, фахверки, мачты, различные опоры и т. д. Они изготовляются из профильного металла (двухтавровых балок, уголка, листа, труб, швеллера и т. д.). В решетчатой конструкции вначале сваривают все короткие швы, соединяющие между собой однотипные элементы, применяя обратно-ступенчатый метод, затем выполняют сварку длинных швов также обратно-ступенчатым способом, соблюдая определенную очередность наложения швов.

1. Как классифицируются сварные конструкции?
2. Какие бывают стыки труб по расположению в пространстве?
3. В чем заключается различие методов наложения швов при сварке поворотного, неповоротного и горизонтального стыков?

Источник статьи: http://osvarke.info/469-svarka-sosudov.html

Участок сборки и сварки сосуда

Разработка технологического процесса сборки и сварки сосуда с указанием применяемого механического и электротехнического оборудования. Технические условия на изготовление изделия, требования к сварным соединениям. Методы контроля качества конструкции.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сварка является одним из ведущих технологических процессов обработки металла. Она широко применяется в основных отраслях производства, потребляющих металлопрокат, т.к. резко сокращается расход металла, сроки выполнения работ и трудоемкость производственных процессов. Современный технический прогресс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства. Сварка как высокопроизводительный процесс изготовления неразъемных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергического оборудования, различных трубопроводов, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкции.

Сварка — такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов, резанием, литье, ковка. Большие технологические возможности сварки обеспечили ее широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолетов, турбин, котлов, реакторов, мостов и других конструкций. Перспективы сварки, как в научном, так и в техническом плане безграничны. Её применение способствует совершенствованию машиностроения и развития ракетостроения, атомной энергетики, радио электроники [5].

Целью данного курсового проекта является разработка технологического процесса сборки и сварки сосуда с указанием применяемого механического и электротехнического оборудования.

1.1 Описание и назначение конструкции, условия ее работы, ТУ на изготовление изделия, требования к сварным соединения

Данное изделие сосуд предназначен для хранения и транспортировки жидкостей и газов. Сосуды применяют в различных отраслях промышленности: в нефтегазовой, горнодобывающей, металлургической. Он является вертикальным цельносварным емкостным изделием. Оно состоит из обечайки, квадратного днища, квадратной крышки и штуцера для присоединения шланга, по которой идет жидкое или газообразное вещество.

Днище и крышка сосуда квадратные. На крышке имеется отверстие для присоединения штуцера. Штуцер предназначен для подачи жидкости через насосы, так и для выхода жидкости из сосуда к потребителю.

Схематическое изображение сосуда представлено на рисунке1.

Конструкция сосудов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение расчетного срока службы и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования, очистки, промывки, полного опорожнения, продувки, ремонта, эксплуатационного контроля металла и соединений.

Для каждого сосуда должен быть установлен и указан в паспорте расчетный срок службы с учетом условий эксплуатации.

Устройства, препятствующие наружному и внутреннему осмотрам сосудов (мешалки, змеевики, рубашки, тарелки, перегородки и другие приспособления), должны быть, как правило, съемными.

При применении приварных устройств должна быть предусмотрена возможность их удаления для проведения наружного и внутреннего осмотров и последующей установки на место. Порядок съема и установки этих устройств должен быть указан в руководстве по эксплуатации сосуда.

Сосуды, которые в процессе эксплуатации изменяют свое положение в пространстве, должны иметь приспособления, предотвращающие их самоопрокидывание. Конструкция сосудов, обогреваемых горячими газами, должна обеспечивать надежное охлаждение стенок, находящихся под давлением, до расчетной температуры [10]..

Применяемые для изготовления сосудов материалы должны обеспечивать их надежную работу в течение расчетного срока службы с учетом заданных условий эксплуатации, состава и характера среды и влияния температуры окружающего воздуха.

Термической обработке подлежат сосуды, в стенках которых после изготовления (при вальцовке, штамповке, сварке и т.д.) возможно появление недопустимых остаточных напряжений, а также сосуды, прочность которых достигается термообработкой. В процессе термообработки в печи температура нагрева в любой точке сосуда (элемента) не должна выходить за пределы максимальной и минимальной, предусмотренной режимом термообработки. Среда в печи не должна оказывать вредного влияния на тер- мообрабатываемый сосуд (элемент). Термическая обработка должна производиться таким образом, чтобы были обеспечены равномерный нагрев металла.

Климатические условия эксплуатации: эксплуатируется в закрытом помещении нормальной влажности в нормальной среде. Климатическое исполнение оборудования должно быть УХЛ1по ГОСТ 15150 — 69 для работы при температуре от — 40 до +40°С.

Изготовленный сосуд должен соответствовать всем требованиям чертежа и настоящих технических условий.

Сборка должна производиться в сборочном приспособлении, принятом ОТК.

При сборке сосуда должны выполняться следующие требования:

1. Все детали и узлы должны быть изготовлены в строгом соответствии с чертежами и шаблонами.

2. Все детали должны быть изготовлены из материалов, указанных в чертежах. Качество материалов должно отвечать требованиям, соответствующих ТУ на поставку входящих деталей и материалов.

3. Все детали должны быть проверенными ОТК.

4. При изготовлении деталей и сборке узлов должны выполняться все требования и производственные инструкции.

5. Сборка узлов должна обеспечить взаимную увязку (стыковку) с другими агрегатами.

6. При сборке в приспособлении должны быть удалены все посторонние предметы.

Основное требование, предъявляемое к сварным швам — это их герметичность, то есть недопущение протекания через шов содержимого сосуда. Герметичность сварных швов должна контролироваться воздушно — пузырьковым методом. Шов должен быть также достаточно прочным, также материал шва должен обеспечивать его надежную работу в течение расчетного срока службы с учетом заданных условий эксплуатации, состава и характера среды и влияния температуры окружающего воздуха [5].

Методы сборки элементов под сварку должны обеспечивать правильное взаимное расположение сопрягаемых элементов и свободный доступ к выполнению сварочных работ в последовательности, предусмотренной технологическим процессом.

Разделка кромок и зазор между кромками металла, подлежащими сварке, должны соответствовать требованиям ГОСТ 8713 — 79. Сварку следует выполнять после подтверждения правильности сборки и устранения дефектов на всех поверхностях, подлежащих сварке.

В качестве материала для конструкции выбираем сталь Вст3пс (В — сталь группы В, поставляемую по механическим свойствам и химическому составу, ст-сталь, 3 — содержание углерода в сотых долях процента — до 0,03%, пс — полуспокойная) — сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества полуспокойная. Выбираем ее, так как она обладает очень хорошей свариваемостью, низкой себестоимостью, применяется при производстве стальных конструкций и деталей, работающих при положительной температуре. По сравнению со сталью ст3кп сталь 3 кипящая, которая почти не содержит кремний (до 0,05%), сталь 3 полуспокойная содержит кремний от 0,15% до 0,3%. Поэтому сталь Вст3пс применяют в более ответственных случаях, чем ст3кп, например, для несущих и ненесущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах.

Химический состав стали 3 представлен в таблице 1.

Таблица 1 Химический состав стали ст3пс

Данная сталь не флокеночувствительна, т.е. стойка к появлению флокенов — внутренних трещин, резко снижающих механические свойства стали, а также не склонна к отпускной хрупкости — резкому понижению ударной вязкости при некоторых условиях отпуска. Температура ковки — начала 1300°С, конца — 750°С.Обраатываемость резанием — в горячекатаном состоянии при НВ124 уВ =400 МПа, Кuтв.спл.=1,8 и Кuб.ст=1,6.

Механические свойства листового проката из стали Вст3пс — в таблице 2.

Таблица 2 Механические свойства при Т = 20°С стали Ст3пс

Предел кратковременной прочности ув, МПа

Относительное удлинение на разрыв д5, %

Прокат горячекатанный ГОСТ 535-2005

Физические свойства стали Вст3пс представлены в таблице 3.

Таблица 3. Физические свойства стали ст3пс при 20°С

Ударная вязкость, Дж/см 2 , не менее

После механического старения

Ударная вязкость металлов позволяет определить склонность к деформации. КС -это обозначение самой ударной вязкости, третья буква — вид надреза при испытании U — имеет радиус закругления, V — является острым [6].

1.3 Свариваемость основного металла изделия

Под технологической свариваемостью понимают способность материала образовывать при рациональном технологическом процессе сварки прочное соединение без существенного снижения технологических свойств свариваемого материала в самом соединении и в прилегающей зоне.

Обязательными критериями при оценке свариваемости являются стойкость сварного соединения против образования горячих и холодных трещин, а также равноценность механических свойств сварного соединения основному металлу.

Для углеродистых и низколегированных сталей стойкость сварного соединения против образования горячих и холодных трещин оценивается косвенным способом по эквиваленту углерода [6].

1) Оценка стойкости углеродистых сталей против образования горячих трещин по эквиваленту углерода

Сталь не склонна к горячим трещинам.

2) Оценка стойкости углеродистых сталей против образования холодных трещин по эквиваленту углерода:

Сталь не склонна к холодным трещинам.

Сталь Вст3пс сваривается без ограничений; способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая под флюсом и газовой защитой, электрошлаковая сварка, контактно-точечная сварка. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

1.4 Оценка технологичности конструкции

Под технологичностью конструкции понимают комплекс ее свойств, позволяющих при сохранении заданных эксплуатационных показателей, включая и ремонтопригодность, изготовлять рассматриваемую конструкцию с меньшими производственными затратами и в наиболее короткие сроки.

Технологичность конструкции является важной характеристикой совершенства изделий, так как она в значительной мере предопределяет уровень технико-экономических показателей производства.

Технологичность конструкции — условная характеристика совершенства изделия. Она приобретает определенность лишь применительно к конкретным условиям производства. Например, технологичность одной и той же конструкции обычно резко различна по отношению к мелкосерийному и крупносерийному производству. Поэтому и конструкция, хорошо приспособленная для изготовления ее с применением процессов, характерных для мелкосерийного производства, является высокотехнологичной лишь при мелкосерийном изготовлении; при освоении в крупносерийном производстве та же конструкция может оказаться весьма нетехнологичной. Напротив, конструкция, ориентированная на применение технологических процессов крупносерийного производства, может оказаться технологичной лишь при массовом ее изготовлении; при изготовлении мелкими сериями она может проявить себя как нетехнологичная.

Производство данной конструкции предусматривает единичное или мелкосерийное производства.

Технологичность конструкции закладывается в процессе проектирования изделия и может быть улучшена в процессе внедрения и производства. Однако выбор наиболее экономичных и производительных технологических процессов изготовления конструкции изделия представляет довольно сложную задачу.

Для обеспечения технологичности конструкции при проектировании необходимо учитывать ряд общих требований предъявляемых к конструкции:

а) Простота форм частей изделия.

В общем случае обработка линейчатых (плоских, цилиндрических, конических) поверхностей проще, чем поверхностей двойной кривизны. Поэтому желательно максимальное использование в конструкции линейчатых поверхностей.

б) Рациональное членение конструкции на элементы.

Конструкция должна быть расчленена на агрегаты, узлы и детали таким образом, чтобы при изготовлении и сборке всех ее элементов можно было широко использовать имеющиеся средства механизации технологических и вспомогательных процессов и обеспечить удобство выполнения ручных работ.

в) Максимальное использование в конструкции изделия легкообрабатываемых материалов.

г) Отсутствие чрезмерно высоких требований к точности размеров, формы, расположения и к чистоте обработки поверхностей элементов конструкции. В общем случае обработка и сборка элементов конструкции значительно усложняется при повышении требований к их точности.

д) Наличие подходов для контроля качества всех элементов конструкции непосредственно в изделии.

е) Возможно более широкое применение в конструкции нормализованных и стандартных деталей и узлов. В процессе стандартизации и нормализации элементы конструкции подвергаются тщательному всестороннему анализу, отработке и практической проверке. В результате стандартные элементы аккумулируют в себе широкий коллективный опыт конструкторов, технологов и потребителей. Поэтому их применение в конструкциях значительно облегчает получение изделий высокого качества.

ж) Возможно большая унификация элементов конструкций.

Унификация приводит к увеличению повторяемости отдельных элементов в конструкции и, следовательно, к увеличению масштаба производства этих элементов при неизменном масштабе выпуска собранных изделий.

з) Возможно большая преемственность конструкции.

Преемственность конструкции, это, возможно более широкое использование в конструкциях отдельных элементов ранее созданных, освоенных в серийном производстве и проверенных в эксплуатации изделий. Это создает возможность широкого применения в производстве хорошо отработанных, уже освоенных процессов обработки и сборки, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели.

и) свариваемость материала конструкции. При изготовлении используются материалы с хорошей свариваемостью, и металл шва практически не уступает основному металлу по механическим свойствам при соблюдении технологии.

к) положение в пространстве, протяженность сварных швов, и конфигурация.

В процессе сварки все швы изделия находятся в горизонтальном положении.

Основная часть сварных швов имеют прямолинейную форму. Это позволяет легко автоматизировать процесс сварки. Доступность сварных соединений для выполнения механизированным способом сварки.

Данная сварная конструкция удовлетворяет следующим требованиям:

1) конструкция является жесткой, (жесткость обеспечивается конструктивной формой свариваемого изделия и узлов.)

2) свариваемость основного материала: без ограничений.

3) возможно подобрать сварочные материалы, максимально близкие по химическому составу к основному металлу конструкции.

4) данную конструкцию можно разбить на узлы и подузлы,

5) конструкция обеспечивает свободный доступ для выполнения сварочных работ.

6) детали конструкции получают из листового материала и сортамента путем рубки, резки и механической обработки [6].

1.4.1 Количественная оценка технологичности сосуда

1. Коэффициент применяемости унифицированных деталей КУД.

где Dу- количество унифицированных деталей, DyH =0; D — количество деталей сосуда, D=4.

2. Коэффициент применяемости стандартных деталей (кроме крепежа).

Dст — количество стандартных деталей в сосуде, Dct=0;

3. Коэффициент повторяемости элементов конструкции;

где Nk — общее число составных частей конструкции; NН — количество одинаковых деталей;

4. Коэффициент повторяемости элементов в узле:

где п — количество повторяющихся деталей; Д — общее количество деталей К повД = 0/4 = 0;

5. Коэффициент повторяемости материала:

где Qm*- количество марок материала;

Qm — количество наименований материала(по кол-ву деталей)

К повмет = 1- Q m */Q m = 1- 1/4=0 /4= 0

1.4.2 Качественная оценка технологичности

Все детали сосуда имеют простую геометрическую форму.

В конструкции применяется один вид соединений — сварочное. Это позволяет сократить номенклатуру применяемого инструмента.

Наличие в конструкции сосуда однотипных деталей позволяет применять для их изготовления типовые техпроцессы или изготавливать их пакетами, и снизить затраты на оборудование и приспособления [6].

Технологичность конструкции закладывается в процессе проектирования изделия и может быть улучшена в процессе внедрения в производство.

Сосуд имеет рациональное технологическое членение; свободный подход к соединениям любого вида; возможность автоматизации выполнения соединений; возможность применения типовых технологических процессов.

В целом его можно отнести к категории изделий средней степени сложности и обладающей высокой степенью технологичности.

1.5 Описание и анализ существующего технологического процесса, его недостатки

Данное изделие выполняется с помощью ручной дуговой сварки штучными электродами. Вначале прихватывается обечайка, затем к ней прихватываются днище и крышка, а затем к крышке прихватывается штуцер. Все это выполняется на сборочной плите. Затем после 100% контроля сборки и прихватки на контрольной плите сосуд проваривается, отбивается шлак и изделие предстает также на контроль сварки. Если дефектов не обнаружено, то изготовление можно считать законченным.

Данный вид сварки имеет ряд преимуществ:

1) Ручная дуговая сварка проста в применении, не требует специального дорогостоящего оборудования и расходных материалов.

2) Работает от сети 220 в, 380 в при использовании соответствующего аппарата.

3) Возможно производить сварку конструкций, расположенных под разным углом наклона.

4) Соединение сваркой деталей в труднодоступных местах.

5) При использовании соответствующих электродов есть возможность сваривать разные виды стали.

6) Аппараты небольшого размера, легко транспортируются и подключаются практически везде, где есть электросеть.

Но этот вид имеет и ряд недостатков:

1) Вредные для здоровья факторы: выделение газов, высокая температура, яркий свет горения дуги.

2) При отсутствии специальной защиты, возможность поражения электротоком.

3) Необходимость замены электрода при его сгорании, что приводит к образованию кратеров, ухудшающих качество соединения в месте окончания, и начала использования нового электрода.

4) При недостаточной квалификации сварщика, низкое качество соединения.

В данном технологическом процессе недостатком является то, что изделие собирается и сваривается на сборочной и сварочной плитах без приспособлений, что отрицательно сказывается на качестве готового изделия, образуется много дефектов во время сборки и сварки сосуда. Кроме того, без использования приспособления тратится намного больше времени, которое тратится на выставление всех размеров, приладке кромок при варке обечайки и т.д [2]..

Поэтому для изготовления данного изделия разработаем стенд для сборки обечайки. Это повысит производительность труда и значительно уменьшит количество дефектов на данном этапе изготовления сосуда.

2. Расчетно-технологическая часть

2.1 Заготовительные операции

При изготовлении сосуда применяются следующие заготовительные операции: приемка основного металла, правка, резка, вальцевание, подготовка поверхности металла под сварку, механическая обработка детали «крышка», изготовление детали «щтуцер» [4]..

2.1.1 Приёмка основного металла

Прокат принимается партиями. Партия должна состоять из проката одного класса прочности, одного размера по толщине, одного базового химического состава. Масса партии не должна превышать 10 т.

Каждая партия проката сопровождается документом о качестве, содержащим:

— товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;

— дату выписки документа о качестве;

— номер вагона или транспортного средства;

— наименование продукции, размеры, количество мест, их общая масса и, в случае поставки по сдаточной (теоретической) массе, знак ТМ;

— фактический химический состав;

— вид плоскостности для листа;

— характер кромки для листа;

— штамп отдела технического контроля.

Для проката, принимаемого с характеристиками, устанавливаемыми потребителем, в документе о качестве дополнительно указывают результаты испытаний по заказываемым показателям (гарантия свариваемости, зачистка заусенцев и без смятия концов, прокат с ультразвуковым контролем сплошности).

Для проверки качества проката от каждой партии отбирают два листа.

При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному показателю проводят повторные испытания [4].

2.1.2 Правка основного металла

Пластины для изготовления конструкции вырезаются из листов горячекатаной стали ГОСТ 19903-74.

Листы, имеющие внешнюю деформацию, подлежат правке.

Листы следует править в многовалковых листоправильных вальцах.

Рисунок. 2 Схема правки листов на листоправильных вальцах.

Правку металла толщиной 3 — 4 мм будем осуществлять с помощью листоправильной многовалковой машины модели PRH 120/2500. Ее технические характеристики представлены в таблице 4.

Таблица 4. Технические характеристики листоправильной многовалковой машины PRH 120/2500

Источник статьи: http://revolution.allbest.ru/manufacture/01073931_0.html


Adblock
detector