Разработка детали корпус - курсовой

Введение

Целью данного курсового проекта является разработка наиболее производительного технологического процесса сборки и сварки корпуса выполненного с учетом современного развития сварочного производства и сварных конструкций.

Сварка — процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

Сварные металлоконструкции сегодняшнего дня отличаются конструктивной целесообразностью, изяществом инженерной мысли, высокой степенью надежности. Они изготавливаются из сталей и сплавов, обладающих высокими прочностными характеристиками и эксплуатационными свойствами. Широкое применение в сварных конструкциях находят цветные металлы и сплавы.

Современные технологические процессы сварки позволяют изготавливать металлоконструкции в широком диапазоне толщин и габаритов с высокими потребительскими свойствами.

В будущем, на смену сегодняшним сталям придут высокопрочные с пределом текучести 6001000 МПа, что позволит сделать конструкции более легкими и изящными. Активные позиции займут сверхпрочные алюминиевые сплавы и сплавы титана. Эти материалы будут определять конструктивные формы и эксплуатационные характеристики сварных транспортных средств, резервуарных конструкций, строительных и пространственных сооружений.

Сварные металлоконструкции на рубеже веков остаются основными инженерными сооружениями практически во всех отраслях хозяйственной деятельности человека.

Общая часть

Характеристика заданной сварной конструкции

Данный корпус относится к оболочковым конструкциям, такие конструкции, как правило, испытывают избыточное давление и к ним предъявляют требования к герметичности соединений.

К этому типу конструкций относят различные емкости, сосуды и трубопроводы.

Корпуса применяется в атомной промышленности, работает под давлением и при высоких температурах.

Корпуссобирают из вальцованных или штампованных листовых заготовок свариваемые продольными или кольцевыми стыковыми швами. Угловые швы используют только для укрепления основания к нижнему днищу. Как правило, днища делают выпуклыми с отбортовкой, обеспечивающий вывод сварных соединений из зоны действия значительных напряжений изгиба. Такие ответственные изделия как корпуса атомных реакторов с толщиной стенки до 200 мм и выше, изготавливают из цельно-кованных обечаек, свариваемых между собой кольцевыми швами.

Для данной конструкции используют следующие виды сварки: ручная дуговая сварка, ручная аргонодуговая сварка и автоматическая сварка под флюсом.

Изделие является технологичным, так как отвечает служебному назначению и обеспечивает срок службы в течение заданного ресурсами может быть изготовлена с экономией времени, материалов и трудоемкости.

Диаметром свариваемой обечайки 2200 мм. Конструкцию можно разделять на отдельные узлы:обечайку, и два днища, приваренные к корпусу с обеих сторон.

1.4Технические условия на сборку

После заготовки детали сварных конструкций поступают на сборку.

Сборкой называется процесс последовательного соединения деталей между собой в порядке, предусмотренном технологическим процессом и чертежом, для последующей сварки.

Основная цель технологического процесса сборки заключается в определении наиболее выгодной последовательности сборки отдельных деталей, обеспечивающих выполнение технологических требований на изготовление данного изделияпри минимальных затратах рабочей силы, времени и вспомогательных материалов. Перед сборкой, работник (сварщик) визуально проверяет соответствие деталей требованиям чертежа и технологического процесса. Сопрягаемые поверхности и прилегающие к ним зоны собираемых деталей шириной не более не более 20 мм должны быть тщательно очищены от ржавчины, масла, грязи, окалины и влаги во избежание появления пор и других дефектов в материале шва.

При сборке сварных конструкций деталей между собой соединяются посредством прихваток, которые размещают в местах расположения будущих сварных швов. Площадь сечения прихваток не должна превышать 2/3 площади сечениябудущего шва и составлять не более 2530 мм2.

При сборке конструкций и деталей не должно допускаться изменение их формы, не предусмотренное технологическим процессом, а при кантовке и

транспортировке – остаточное деформирование.

Не допускается перенос и кантовка краном тяжелых и крупногабаритных конструкций и их элементов, собранных только на прихватках.

Наибольшую точность сборки при минимальной трудоемкости можно обеспечить при использовании сборочного оборудования. Основным назначением сварочного оборудования является фиксация и закрепление свариваемых деталей.

Эти оборудования различают на сборочные и сборочно-сварочные. Выбор оборудования определяются технологическим процессом и зависит прежде всего от формы, размеров и требуемой точности собираемых изделий, типа производства, вида сварки и других факторов.

1.5 Технические условия на сварку

Для изготовления парогенератора разрешается применение следующих способов сварки: ручной электродуговой, автоматической сварки под флюсом, механизированной и ручной аргонодуговой (в том числе, с дополнительной защитной зоной сварки углекислым газом) плавящимся и неплавящимся электродом.

Допускается использование нескольких способов сварки (из числа выше перечисленных) в процессе выполнения одного сварного соединения при условии, если такая технология предусмотрена технологической документацией.

Сварку парогенератора следует выполнять способами, указанными по разработанному и утвержденному заводом изготовителем в установленном порядке технологическому процессу.

Процесс сварки должен обеспечивать требуемые размеры швов и механические свойства сварных соединений.

При сварке многопроходных швов после выполнения каждого прохода необходимо производить тщательную зачистку поверхности каждого валика от шлака и брызг, при этом шов и прилегающие к нему зона основного металла должна визуально осматриваться с целью выявления дефектов выходящих наружу

При наличии подрезов, пор, шлаковых или вольфрамовых включений превышающих допустимые размеры, необходимо производить их удаление наждачным кругом или другими механическими способами.

Перед сваркой шов и прилегающая к нему зона основного металла должны быть зачищены от шлака и брызг в соответствии с установленными техническими требованиями.

Перед сваркой шов и прилегающая к нему зона основного металла, должна быть зачищена от шлака и брызг в соответствии с установленными техническими требованиями.

Сварку угловых швов, к которым предъявляют требования герметичности, необходимо выполнять не менее чем в 2 проходах.

При сварке соединений из коррозионностойких сталей и выполненным многопроходных швов после каждого прохода, сварку следует прекратить до остывания металла в месте сварки до температуры ниже 100 градусов.

1.6 Технические условия на сварочные материалы

Электроды, флюс, сварочная проволока при неправильном хранении, могут являться причиной возникновения в сварных соединениях пор и других дефектов, поэтому и их хранению предъявляются определенные требования.

Входной контроль металла поставляющего на производство, должен выполнять ОТК завода или ОТК заказчика и должен включать в себя: проверку соответственно применяемых материалов по сертификатам или паспортам, требованиям стандартов технических условий и рабочих чертежей. Проверку наличия заводской нумеровки и соответствия ее сертификата данными.

Металл должен быть рассортирован по маркам: пронумерован и перед

подачей на производство выправлен, очищен от окалины, ржавчины, масла, влаги

и других загрязнений.

Каждая партия электродов, сварочной проволоки, флюса и газа перед

использованием должна быть проконтролирована. При отсутствии сертификатов в случае несоответствующих паспортных условий и стандартов, партия материалов к использованию не допускается и подлежит контрольной проверке по всем показателям, доставленными стандартами или техническими условиями.

Результатами контроля сварочных материалов должны быть оформлены соответствующим документом и сертификатом.

1.7 Технические условия на контроль иприемку сварной конструкции

После сварки необходимо произвести внешний осмотр сварного шва. Контроль внешним осмотром и измерением подлежат все сварные швы и прилегающая к ним поверхность основного металла шириной не менее 20мм на обе стороны шва. Шов и поверхность основного металла должны быть очищены от шлака, брызг, окалины и других загрязнений.

Каждое изделие на предприятии-изготовителе должно подвергаться приемосдаточному испытанию, которое включает:

-габаритные и присоединительные размеры;

-прочности и герметичности;

-качества сварных швов;

-качества поверхности;

-качества покрытия;

-комплектности изделия (сосуда);

-комплектности сопроводительной документации;

-упаковки.

Геометрические размеры и форма поверхностей должны измеряться с помощью средств, обеспечивающие погрешности не более 30% от установленного допуска на изготовление.

Габаритные размеры следует определять путем суммирования размеров входящих в них сборочных единиц и деталей.

Контроль качества поверхностей на отсутствие плен, закатов, расслоений, грубых рисок, трещин снижающих качество и ухудшающих товарный вид, должен проводиться путем визуального осмотра.

Обязательная проверка наличия, содержания, мест расположения клейм на сварочных швах и маркировки на готовом сосуде должна осуществляться визуальным осмотром.

Контроль качества сварных соединений следует проводить следующими методами:

а) визуальным осмотром и измерениями;

б) механическими испытаниями;

в) испытанием на стойкость к межкристаллической коррозии;

г) металлографическими исследованиями;

д) радиографией;

е) стилоскопированием;

ж) ультразвуковой дефектоскопией;

з) цветной или магнитопорошковой дефектоскопией;

и) другими методами предусмотренными проектами;

В процессе изготовления сборочных единиц и деталей необходимо проверять:

-соответствия состояния и качества свариваемых сборочных единиц и деталей и сварочных материалов требованиям стандартов (ТУ) и проекта;

- соответствия качества подготовки кромок и сборки под сварку требованиям стандартов и проекта;

-соблюдения технологического процесса сварки т термической обработки, разработанных в соответствии с требованиями стандартов и проекта.

Технологическая часть

2.2 Выбор способа сборки

В зависимости от типа производства, особенностей конструкции и оснащенности сборочного цеха, сборка может производиться на одном неподвижном месте, к которому подается все детали и узлы, инструмент и приспособления, либо при перемещении изделия от одного рабочего места к другому при этом на каждом рабочем месте устанавливается определенная деталь или узел.

Для сборки парогенератора применяется поузловая сборка, которая позволяет специализировать рабочие места, более широко применять различные приспособления и тем самым получить большую производительность.

Сборку кольцевого шва №1 днища с корпусом производим следующим образом.

Корпус устанавливается на роликоопоры, к днищу приваривают серьгу для строповки. Застропив днище, подвести к корпусу, собрать встык, выдержав размеры согласно чертежу. Выдержать зазор в стыке не более 1 мм.

При несовпадении кромок приварить к обечайке скобы клиновые и устранить смещение кромок, приварить стык.

2.6 Выбор тока и полярности

Автоматическая сварка под флюсом производится на постоянном токе и обратной полярности.

Постоянный ток имеет преимущество. При постоянном токе дуга горит устойчивее. Сварочные флюсы требуют постоянного тока и обратной полярности. В этом случае происходит насыщение дуги кислородом и фтором, имеющим большое сродство к электрону.

Полярность тока влияет на глубину проплавления, химический состав шва и качество сварного соединения.

Род и полярность тока также влияют на форму и размеры шва. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара на 4050% больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности, что объясняется различным количеством теплоты, выделяющейся на аноде и катоде. При сварке переменным током глубина провара на 1520% меньше, чем при сварке постоянным током обратной полярности.

2.8 Проектирование сборочно-сварочных приспособлений, выбор оборудования

Выбор и проектирование сборочно-сварочных приспособлений производится в соответствии с предварительно избранными способами сборки и сварки узлов и в целом заданной конструкции.

Для сварки моего изделия, я выбираю установку для сварки продольных и кольцевых швов «AronsonRansome». Данная установка позволяет производить сварку продольных и кольцевых швов, с двух сторон, изделий диаметром от 1500 до 5500 мм, весом до 400 т. Диаметр сварочной проволоки при сварке от 3 до 5 мм, напряжение питающей сети – 220/380 В, высота манипулятора от поверхности пола – 9600 мм. Изделие располагается на роликоопорном стенде. Во время сварки изделие вращается. Скорость вращения изделия – от 25 до 1016 мм/мин. Манипулятор располагается на подвижной каретке, которая двигается по колонне вертикально.

Источник питания должен обеспечивать заданные режимы сварки. Для автоматической сворки под флюсом должен использоваться универсальный выпрямитель, типа ВДУ. Таким источником питания может быть ВДУ 1250. Выпрямитель для дуговой сварки ВДУ1250 предназначены для комплектации автоматов для сварки и наплавки под слоем флюса и в среде защитного газа. Выпрямитель предназначен для работы в закрытых помещениях при температуре окружающей среды от минус 40 °С до плюс 40 °С и относительной влажности не более 80% при 20 °С. Номинальный сварочный ток этого источника – 1250 А, напряжение питающей сети – 380 В, напряжение холостого хода не более 55В, пределырегулирования рабочего напряжения – 2444 В, регулирование сварочного тока – плавное, коэффициент полезного действия не менее 83%.

2.9 Выбор методов контроля заданной сварной конструкции

Контроль необходим для предупреждения появление дефектов в швах, а так же определение качества готовых изделий. Контроль производится перед сваркой, в процессе ее и после сварки изделия или узла.

Перед сваркой проверяют качество исходных материалов, правильность выбора сварочного оборудования, газовых и электрических приборов эту стадию называют предварительным контролем.

При сварке проверяют правильность выполнения отдельных операций

соблюдение режимов сварки и соблюдения заданного порядка положения швов систематически проверяют исправность оборудования и приборов. Эту стадию называют операционным контролем в процессе сварки.

По окончанию сварки проверяют качество швов и готового изделия. Эту стадию называют окончательным контролем сварных швов и готового изделия.

Выбор методов окончательного контроля производится в соответствии с ТУ на контроль и приемку сварной конструкции и требованиями чертежа.

После окончания сварочных работ необходимо применять внешний осмотр шва. Эффективность внешнего осмотра зависит от квалификации контролера. Он должен увидеть подрезы, прожоги, кратеры, наплывы, трещины и непровары выходящие на поверхность.

Инструмент внешнего осмотра: шаблоны, катетомеры, линейка, штангенциркуль. Приборы визуального контроля:

- лупы, микроскопы;

- приборы с волоконной оптикой для дистанционного наблюдения;

- приборы для преобразования визуального сигнала в телевизионную и телеметрическую информацию о параметрах шва и сварки.

Так как парогенератор является ответственным изделием необходимо провести и ультразвуковой контроль.

Ультразвуковой дефектоскоп применяют для выявления поверхностных и

внутренних дефектов, для выявления зон МКК,для контроля толщин изделия при одностороннем доступе. Для контроля химико-физических свойств и выявления зон концентрации сварочных напряжений зонами первичного повреждения металла при усталостных напряжений.

Достоинством ультразвукового контроля является:

- высокая чувствительность;

- большая проникающая способность, позволяющая выявлять внутренние

дефекты, почти мгновенная выявляемость дефектов;

- возможность автоматизации;

- возможность контроля при одностороннем доступе к изделию;

- безопасность контролеров и обслуживающего персонала.

Недостатки:

- требования чистоты поверхности и наличие мертвых зон.

Организационная часть

3.4 Основные мероприятия по технике безопасности

Для сборки и сварки данной сварной конструкции допускаются рабочие с высокой квалификацией и большим опытом работы. В качестве производственных

опасностей при сборке данной сварной конструкции в том, что при сборке данная сварная конструкция может сдвинутся с места поэтому необходимо установить прочные опоры и проверить качество их установки. После сборки данной сварной конструкции перед сваркой сварщик с высокой квалификацией должен проверить

устойчивость данной сварной конструкции эта проверка пожжет избежать

несчастных случаев. Также сварщик должен проверить исправность оборудования и иметь на месте сварки по противопожарным нормам огнетушитель. При работе сварщика если работа в цеху, то освещенность этого цеха должна быть хорошей это улучшит процесс сборки и сварки. Также на рабочем месте сварщика должна быть хорошая вентиляция, эта вентиляция будет вентилировать, помещение это поможет не вдыхать сварщику большое количество вредных газов. Также вентиляция должна иметь очистительное сооружение эти очистительные сооружения будут препятствовать загрязнению окружающей среды. В момент сварки что бы избежать поражения электрическим током у сварщика должна быть хорошая спецодежда, все провода должны быть убраны в безопасное место. На участке проводится большое количество сварочных работ мастер этого участка должен проводить мероприятия по противопожарной безопасности и вводить

работников в курс дел, также мастер должен иметь журнал по ТБ где все работники участка должны расписываться это будет говорить о том что мастер

данного участка провел мероприятие.

3.5 Стандартизация и сертификация в сварочном производстве

Сварка, как опасный и вредный технологический процесс, должен в первую очередь стать предметом технического регулирования. Техническое регулирование – правовое регулирование отношений в области установления применения и исполнения обязательных требований и продукции, процессом производства,

эксплуатации и хранения, реализации продукции. Техническое регулирование предполагает два уровня: безопасность и качество. Требования безопасности

обязательны для всех организаций и будут отражаться в технических регламентах.

Технический регламент двух типов: общие и специальные. Технический регламент-этот документ устанавливает обязательные для применения и испытания требования к объектам технического регулирования. Стандартизация – деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного и многократного использования, направленным на достижение у порядочности в сферах производства. Сертификация - формы осуществляемые органном по сертификации подтверждение соответствия объектов требования технического регламента положение стандартов и условия договоров. В настоящее время сварка заняла лидирующее место среди технологических процессов в изготовлении и сооружении большого числа металлоконструкций опасных производств, подконтрольных органам технического надзора. Магистральные трубопроводы для транспортирования нефти и газа, трубопроводы пара и горячей воды, котлы, работающие под высоким давлением, резервуары для хранения нефтепродуктов, колонны крекинга и синтеза, подъемно-транспортное оборудование; стальные строительные и мостостроительные конструкции, узлы космических и водных кораблей, узлы реакторов, электронных приборов и многое другое производится с

применением современных способов сварки.Существенное повышение качества продукции может быть достигнуто за счет внедрения системы управления качеством и независимой сертификации производства.Сварку следует отнести к числу специальных процессов, когда конечный результат нельзя полностью проверить последующим контролем, испытанием продукции, а иногда дефектымогут быть выявлены только в процессе эксплуатации технических устройств. Следуя мировым тенденциям развития систем сертификации в области сварочного производства, в России в 1992 г. по инициативе МГТУ им. Н.Э. Баумана, совместным решением президиума Российской академии наук. Министерства науки, Высшей школы и технической политики Российской Федерации,

Госгортехнадзора России, Госатомнадзора России и Госстандарта России был создан Национальный аттестационный комитет по сварочному производству

(Национальное агентство контроля и сварки — НАКС). Перед ним были поставлены задачи разработки правил и процедур сертификации (аттестации) сварочного производства, а также создания системы независимых аттестационных центров во всех регионах России.В основу организационной структуры системы

аттестации сварочного производства (САСв), разработанной НАКС, заложены принципы независимости и приоритетности требований органов технического надзора. Изначально САСв предполагала координацию своей деятельности со стороны государственных органов исполнительной власти в лице Ростехнадзора (См.: Алешин А.П., Пуликовский А.П. Система аттестации сварочного производства. — М.: НАКС, 2007. С. 2-5.).В вопросах обеспечения качества выпускаемой продукции важнейшую роль играет человеческий фактор. Поэтому усилия НАКС были направлены в первую очередь на создание требований к оценке соответствия сварщиков и специалистов сварочного производства.Постановлением Госгортехнадзора России от 30 октября 1998 г. № 63 были утверждены Правила аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства (ПБ 0327399).В связи с необходимостью расширения системы аттестации персонала по сварочному производству на другие виды объектов,

а также способы сварки, не указанные в ПБ 0327399, был разработан и утвержден постановлением Госгортехнадзора России от 25 июня 2002 г. № 36 (зарегистрированным Минюстом России 17 июля 2002 г., регистрационный № 3587) «Технологический регламент проведения аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства (РД 0349502)». В РД 0349502 более детально изложены процедуры аттестации персонала, что особенно важно для законодательно регулируемой области применения сварочных процессов.К важным элементам сварочного производства, обеспечивающим стабильность качества изготовления конструкций, относятся сварочные материалы, оборудование и технологии.НАКС совместно с ведущими специалистами в

области сварочного производства разработал процедуры аттестации сварочных материалов (РД 0361303), сварочного оборудования (РД 0361403) и сварочных

технологий (РД 0361503). Эти нормативные документы, регламентирующие процедуры сертификации сварочного производства, введены в действие постановлениями Госгортехнадзора России от 19 июня 2003 г. соответственно № 101,102 и 103, зарегистрированными Минюстом России.

Заключение

В процессе курсового проектирования, я получил задание разработать технологический процесс сборки и сварки корпуса.

В этом проекте разработана принципиальная технология изготовления заданной сварной конструкции с учетом современного уровня металлургического и сварочного оборудования.

С учетом требований нормативно-технологических документов выбраны оптимальные конструктивные элементы шва, сварочные материалы, обеспечивающие высокое качество сварных соединений, минимальный уровень остаточных сварочных напряжений и деформаций, возможность использования контроля оборудования и доступность для неразрушающего контроля.

Произведен обоснованный выбор сборочно-сварочного оборудования.

Разработана технология изготовления заданной конструкции с применением автоматической сварки под флюсом. Применение такого способа сварки более целесообразно и техно/логично.