Разработка технологии сварки и методов дефектоскопии угольного фильтра V = 21м3.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание сварной конструкции

1.2 Характеристика изделия

1.3 Технические условия на изготовление и приемку

1.4 Расчет на прочность

1.5 Характеристика материалов и их свариваемость

1.6 Выбор способа сварки и сварочного оборудования

1.6.1 Сварка в защитном газе

1.6.2 Сварка под флюсом

1.6.3 Выбор сварочных материалов

1.6.4 Выбор режимов сварки

1.6.5 Режимы для автоматической сварки

1.6.6 Режимы для механизированной сварки

1.7 Выбор сварочного оборудования

1.7.1 Сварочное оборудование для полуавтоматической сварки

1.7.2 Сварочное оборудование для автоматической сварки

1.8 Выбор стандартного оборудования

1.8.1 Описание технологического процесса

1.8.2 Схема технологического процесса изготовления изделия

1.8.3 Характеристики заготовительных операций

1.8.4 Техническое нормирование

1.9 Контроль качества сварных соединений

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор технологической оснастки

2.2 Расчет редуктора роликовой опоры

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет технологичной и полной себестоимости изделия

по базовому и проектируемому вариантам

3.2 Расчет цены изделия по базовому и проектируемому варианту

3.3 Расчет капитальных вложений связанных с внедрением нового технологического процесса сварки

3.4 Расчет показателей экономического эффекта и эффективности

проекта замены технологии сварки

3.5 Сводные технико-экономические показатели проекта

4. Анализ опасных и вредных производственных факторов. Мероприятия по улучшению условий труда

4.1 Микроклимат

4.2 Электробезопасность

4.3 Шум

4.4 Излучения

4.5 Устойчивость к чрезвычайным ситуациям

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Аннотация

В дипломной работе на тему «Разработка технологии сварки и методов

дефектоскопии угольного фильтра V = 21м3.», рассматривается вопрос о технологии сборки, сварки и методах дефектоскопии.

Дипломный проект содержит 139 листов пояснительной записки, 10 чертежей и плакатов, 25 таблиц, 12 рисунков.

В проекте представлены решения по технологическому процессу сварки изделия, представлены расчеты технологических режимов механизированной и автоматизированной сварки, произведен выбор сварочного оборудования, представлены современные методы контроля сварных соединений.

В дипломе предложены методы неразрушающего контроля и оборудование, ускоряющие процесс поиска дефектов и уменьшающие вредные воздействия ионизирующих излучений на персонал.

Для увеличения производительности и улучшения условий труда для работающих, а также повышения качества сварных швов произведена замена механизированной сварки в среде защитного газа на автоматическую сварку под слоем флюса. При этом достигается экономия материальных ресурсов за счёт применения менее квалифицированного персонала и ускорения производительности.

Приведенные в дипломном проекте расчеты показали экономическую эффективность технических решений при их внедрении в производство.

Экономическая эффективность составляет 868731руб.

Введение

Развитие газовой, нефтяной, химической промышленности требует создания новых высокоэффективных, безопасных и надежных в эксплуатации технологических аппаратов. Применение веществ, обладающих взрыво, пожароопасными и вредными свойствами, ведение технологических процессов при высокой температуре и под большим избыточным давлением обусловливает необходимость детальной проработки вопросов, связанных с прочностью и надежностью узлов и деталей аппаратов, с выбором средств защита для обслуживающего персонала. Перед нефтехимическим машиностроением поставлена задача проектирования, создания и выпуска высокопроизводительного оборудования. Нефтемическое машиностроение вносит большой вклад в развитие топливно-энергетического комплекса нашей страны. В соответствии с разрабатываемым планом Министерства энергетики России развития газохимии и нефтехимии до 2030 г. ожидается значительное увеличение объемов российского производства, нацеленное на возрастающий внутренний спрос. Объем инвестиций до 2030 года в развитие нефтегазохимии превысит 1 трлн. рублей. Российские нефтехимические компании реализуют крупные инвестиционные проекты, сопровождающиеся масштабными закупками промышленного оборудования. Продукция отечественного машиностроения зачастую либо не производится, либо не выдерживает сравнения с зарубежными аналогами по таким параметрам, как коэффициент полезного действия, энергоемкость, надежность, стоимость и сроки эксплуатации. Повышение объемов и качества производства в России нефтехимического оборудования является важной задачей машиностроителей.

Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. Сваркой соединяют однородные и разнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а даже пластмассами.

Сварка – экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения.

Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: очистка свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках.

В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: механический, термический и термомеханический.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электроннолучевая, лазерная, газовая и др.).

К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.).

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.).

Сварка - ведущий технологический процесс в машиностроении. Можно сваривать металлы любой толщины. Прочность сварных соединений не уступает прочности основного металла, а во многом превышает ее. Термические процессы объединяют все способы сварки плавлением.

Изобретателем электродуговой сварки является выдающийся русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос (18421905 гг.) в 1882 г. В своем изобретении Н.Н.Бенардос использовал идею, заложенную в трудах русского физика Василия Владимировича Петрова (17611834 гг.), который в 1802 г. открыл явление электрической дуги и указал на возможность ее использования для плавления металлов. Основное внимание Н.Н.Бенардос уделил разработке способа сварки неплавящимся электродом. Такую сварку называют сваркой по способу Бенардоса. Сущность способа заключалась в том, что между свариваемым изделием и угольным стержнем (электродом) от аккумуляторной батареи пропускался ток и возникала электрическая дуга. Дуга расплавляла свариваемые кромки, а дополнительный металл в виде стержня вводился в дугу и, расплавляясь в ней, заполнял зазор.

Дальнейшее развитие дуговой сварки связано с ее механизацией. Уже в начале 20х гг. создаются специальные механизмы автоматизирующие процесс сварки и наплавки. Новый этап в развитии автоматической дуговой сварки начался в конце 30х гг., когда под руководством Е.О. Патона была разработана автоматическая сварка под слоем флюса в ее современном виде. Первоначальная идея сварки под флюсом была предложена Н.Г. Славяновым но как всякая идея, обгоняющая свое время, она не получила при жизни изобретателя признания и развития.

В конце 40х гг. промышленное применение получил способ дуговой сварки в защитных газах. Идея использования для защиты зоны сварки газов была впервые осуществлена американским ученым Александром в 1928 г. Но тогда из-за сложности получения защитных газов этот способ сварки не получил промышленного применения.

Выдающимся достижением сварочной техники явилась разработка в ИЭС им. Е.О. Патона в содружестве с рядом промышленных предприятий в 1949 г. принципиально нового вида сварки, получившего название электрошлаковой сварки. Применение электрошлаковой сварки внесло коренные изменения в технологию производства барабанов, котлов, тяжелых прессов, валов крупных гидротурбин и других крупногабаритных изделий. Развитие сварки связано с появлением новых источников теплоты для плавления металлов. Концентрированный поток электронов в вакууме, на основе которого в конце 50х гг. появилась электронно-лучевая сварка. Она применяется для сварки тугоплавких химически активных металлов и сплавов и специальных деталей.

Выбор сварочного оборудования

Основным сварочным оборудованием является источник питания сварочной дуги, который должен отвечать следующим требованиям :

- обеспечивать необходимые для данного сварочного процесса силу тока дуги и напряжение дуги;

- иметь необходимый вид внешней характеристики, для выполнения условия стабильного горения дуги;

- иметь такие динамические параметры, чтобы можно было обеспечить нормальное возбуждение дуги и минимальный коэффициент разбрызгивания.

Описание технологического процесса

Особенности сборки и сварки. После заготовительных операций детали конструкции поступают на сборку. Сборкой называют процесс последовательного соединения деталей между собой в порядке, предусмотренном технологическим процессом и чертежом, для последующей сварки.

В зависимости от особенностей конструкции, типа производства и технологических условий на сборку, ее можно выполнять различными способами: по шаблонам или первому изделию, по разметке, по сборочным отверстиям в приспособлениях (универсальных, специализированных и специальных). Сборку по разметке ведут без приспособлений.

Наибольшую точность сборки при минимальной трудоёмкости можно обеспечить при использовании сборочного и сборочно-сварочного оборудования.

Основная задача технологического процесса сборки заключается в определении наиболее выгодной последовательности сборки отдельных деталей, обеспечивающих выполнение технических требований на изготовление данного изделия при минимальных затратах времени, рабочей силы и вспомогательных материалов. Перед сборкой соответствие деталей требованиям чертежа и технологического процесса проверяется визуально.

Сопрягаемые поверхности и прилегающие к ним зоны собираемых деталей шириной не менее 20 мм должны быть тщательно очищены от ржавчины, масла, грязи, окалины и влаги во избежание появления пор и других дефектов в металле шва.

При сборке сварных конструкций обеспечивается такое взаимное расположение деталей собираемого сварного узла, в котором они должны находиться в готовом узле. Зазоры при сборке должны строго соответствовать чертежу. Превышение кромки одного из элементов стыкового соединения над другим, если оно не предусмотрено и не оговорено специально в чертеже, допускается по всей длине шва не более 0,2 толщины элемента (до 4 мм) и 0,15 толщины элемента (свыше 4 мм, но не менее 1,5 мм).

Местные превышения кромок контролируются до сварки.

При сборке детали сварных конструкций соединяются между собой посредством прихваток, которые располагаются в местах будущих сварных швов. Прихватки выполняются покрытыми электродами или механизированной сваркой в защитных газах. Площадь сечения прихваток не должна превышать 2/3 площади сечения будущего шва и составлять не более 2530 мм2. Длина каждой прихватки должна быть равна 4-5 толщинам соединяемых деталей, но не менее 15 мм и не более 30 мм. Чем меньше толщина свариваемых деталей, тем меньше расстояние между прихватками.

Разрешается наложение прихваток вне мест расположения швов для временного крепления сборочных деталей. Такие прихватки после удаляются, а места их расположения зачищают. Рациональна замена прихваток сплошным швом небольшого сечения (технологический шов). Сборочные прихватки выполняют теми же сварочными материалами, что и при сварке всей конструкции.

Требования к качеству сборочных прихваток устанавливаются такие же, что и к сварочным швам. Прихватки и технологические швы перевариваются в процессе сварки основного шва.

При сварке продольных швов для ввода электрода в шов и вывода его из шва за пределы изделия, по окончании сварки, к кромкам необходимо приварить вводные и выводные планки. Форма разделки планок должна соответствовать разделке кромок основного шва.

Излучения

Ионизирующие излучения.

Ионизирующие излучения применяются в промышленности для автоматического контроля технологических операций и управления ими, определения износа деталей, качества сварных швов, структуры металла и т.д. Работа с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений представляет потенциальную угрозу здоровью и жизни людей, которые участвуют в их использовании.

При промышленной дефектоскопии разные участки тела дефектоскописта находятся на различном расстоянии от источника излучения и наиболее часто повышенным уровням облучения подвергаются руки. При остром лучевом ожоге кистей рук наблюдаются отёки, пузыри и омертвления тканей, могут появиться также долго не заживающие лучевые язвы, на месте образования которых возможны раковые заболевания.

Жесткие рентгеновские и лучи могут привести к летальному исходу, не вызвав при внешнем облучении изменения кожных покровов.

В настоящее время предельно допустимые уровни ионизирующего облучения определяются НОРМАМИ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ (НРБ99/2009). Эти нормы определяют ПДД как «наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при котором равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами».

ОСНОВНЫЕ САНИТАРНЫЕ ПРАВИЛАМИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ (ОСПОРБ99/2010) устанавливают требования по защите людей от вредного радиационного воздействия при всех условиях облучения от источников ионизирующего излучения, на которые распространяются действия НРБ99/2009.

Обеспечение безопасных условий труда при радиационной дефектоскопии непосредственно связано с организацией защитных мероприятий, основными из которых являются: защита временем, расстоянием и экранами.

Защита временем (такой регламент работ, при котором доза, полученная за время выполнения работ, не превысит предельно допустимую дозу). В нашем случае «защита временем» дополняется технологическими решениями: применением усиливающих флуоресцирующих экранов (значительно сокращающих время просвечивания), и использование рациональных схем просвечивания (расположение аппарата внутри или снаружи ёмкости, трубы).

Защита расстоянием: используем аппараты с дистанционными механическими пультами управления.

Защита экранами: используем ослабляющие коллиматоры направленного действия.

Безопасность работы с ионизирующими источниками излучения также обеспечивается проведением систематического дозиметрического контроля. Все дефектоскописты работающие с источниками снабжены индивидуальными дозиметрами (дтл01) для контроля дозы облучения, полученной каждым работником.

Ежеквартально индивидуальные дозиметры сдаются на обработку для считывания индивидуальной эквивалентной дозы.

Все дефектоскописты ознакомлены (под роспись) с инструкциями, разработанными в подразделении: по безопасному ведению работ с источниками ионизирующего излучения; по предупреждению аварийных ситуаций и случаев хищения рентген аппаратов при проведении контроля; по действию персонала в аварийных ситуациях с источниками ионизирующего излучения; по радиационной безопасности при проведении радиографического контроля дефектоскопистами.

Средствами коллективной защиты являются: знаки радиационной опасности, световая и звуковая сигнализация, ослабляющие коллиматоры.

В качестве средств индивидуальной защиты применяются: дистанционные пульты управления, дозиметрические приборы, ослабляющие коллиматоры, свинцовые ширмы.

Неионизирующие излучения.

Помимо аэрозолей и газов неблагоприятное влияние при производстве монтажносварочных работ на работающих оказывает неблагоприятное влияние ещё ряд явлений, не устраняющихся с помощью вентиляции, но в совокупности с вредными веществами ухудшающих условия труда. Это – лучистая энергия сварочной дуги, ультрафиолетовая и инфракрасная радиация, вызывающие ожоги открытых частей тела и иногда (особенно летом) перегрев организма.

Источниками УФ излучений являются: электрическая дуга, автогенная сварка, плазменная резка и напыление, лазерные установки, газоразрядные лампы, радиолампы, ртутные выпрямители и др.

Для защиты от УФ излучения применяют коллективные и индивидуальные способы и средства: экранирования источников излучения и рабочих мест; удаление обслуживающего персонала от источников УФ излучения (защита расстоянием – дистанционное управление); рациональное размещение рабочих мест; специальная окраска помещений; СИЗ и предохранительные средства (пасты и мази).

Для инфракрасного излучения характерны электромагнитные волны с длиной волны в пределах 0,76 … 420 мкм. Оно генерируется любым нагретым телом, температура которого определяет интенсивность и спектр излучаемой электромагнитной энергии. Нагретые тела, имеющие температуру выше 100 °С, являются источниками коротковолнового инфракрасного излучения (0,7 … 9 мкм). С уменьшением температуры нагреваемого тела (50 … 100°С) инфракрасное излучение характеризуется в основном длинноволновым спектром.

Источником инфракрасных излучений в производственных условиях являются; открытое пламя: расплавленный и нагретый металл; материалы: нагретые поверхности стен, оборудование: источники искусственного освещения, различные виды сварки и др.

Большая проникающая способность коротковолнового излучения вызывает непосредственное воздействие на жизненно важные органы человека (мозговые оболочки, мозговую ткань и др.), поэтому существует опасность его воздействия вплоть до «солнечного удара».

При воздействие на глаза наибольшую опасность представляет коротковолновое излучение. Возможное последствие – появление инфракрасной катаракты.

Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения, состоят в следующем: снижение интенсивности источника, защитное экранирование источника или рабочего места, использование СИЗ, лечебно-профилактические мероприятия.

Лечебно-профилактические мероприятия предусматривают организацию рационального режима труда и отдыха и организацию регулярных периодических медосмотров.

Устойчивость к чрезвычайным ситуациям

Главной задачей при возникновении ЧС является сохранение жизни и здоровья работающих на предприятии.

Под устойчивостью функционирования предприятия понимают способность его в чрезвычайных ситуациях (ЧС) выпускать продукцию в запланированном объеме и номенклатуре (выполнять свои функции в соответствии с предназначением), а в случае аварии (повреждения) восстанавливать производство в минимально короткие сроки.

Особое значение приобретают в настоящее время требования к устойчивости функционирования промышленных производств в условиях ЧС мирного времени и защиты ЧС конфликтного характера (террористических актов). Для снижения вероятности террористического акта территория предприятия имеет сплошное каменное и металлическое ограждение, по верху которого протянута колючая проволока. Количество проходных пунктов на территорию предприятия сокращено до минимально необходимого количества и круглосуточно охраняется.

Пропускной режим предприятия организован с применением системы электронного доступа. Пропуска работников представляет собой пластиковую карту со скрытой в ней магнитной пластиной, на которую в электронном виде заносятся данные работника, его фотография и время доступа работника на предприятие. Проходные оборудованы электронными терминалами и автоматическими турникетами. При прикладывании работником пропуска к считывающему устройству, на мониторе охраны высвечивается его фотография и, если работнику разрешён доступ на предприятие в данное время открывается турникет. Досмотр вещей производится работниками охраны. В нашем случае, когда работы ведутся в полевых условиях создаются условия близкие к условиям по защите производства от ЧС на предприятии, а в особо неспокойных районах персонал базы и прилегающая территория обеспечиваются охраной.

На сварочном участке чрезвычайная ситуация может возникнуть в случае пожара. Возможно возгорание шкафов электрооборудования, машинного масла и деревянной тары, а также взрыва баллонов со сжиженным газом. Требования к пожарной безопасности регламентируются ГОСТ 12.1.00485.

ЛВЖ, применяемые для обезжиривания кромок перед сборкой, способы их хранения и транспортировки должны удовлетворять требованиям, изложенным в "Правилах пожарной безопасности", утвержденных Министерством (ЦП5 от 03.01.1986 г.).

В случае возникновения чрезвычайной ситуации, по команде руководства участка, а в случае если имеются явные признаки опасности для здоровья работающих, по команде мастера или бригадира, производится эвакуация работающих на участке.

Проектом предусмотрено размещение на участке пожарного щита с средствами пожаротушения и огнетушителями.

Огнетушитель ОХП1, пенный химический огнетушитель может работать в течении 60...65 секунд. Им можно погасить горящий бензин на площади 0,75 кв.метра. Огнетушитель ОУ2 углекислотный огнетушитель применяемый для тушения горящего электрооборудования.

Выводы

Примененные в проекте решения обеспечивают безопасность работающих при автоматической сварке под флюсом а именно:

1.Оборудование спроектировано согласно требованиям электробезопасности.

2.Обеспечена защита работающих от влияния излучения сварочной дуги путём установки щитов и устройства кабин необходимой высоты.

3.Обеспечена защита работающих от вредных веществ выделяющихся при сварке путём применения местной вытяжной вентиляции.

4. Уровень шума снижен до допустимых пределов путём применения в гидросистемах оборудования глушителей шума.

5. На участке установлен пожарный щит с огнетушителями.

6. Экологичность проекта обеспечивается применением в системе вентиляции фильтров-поглотителей вредных веществ и применением оборудования не использующего рабочие и охлаждающие жидкости.

7. Устойчивость работы предприятия к чрезвычайным ситуациям обеспечивается надлежащей охраной предприятия и строгим соблюдением пропускного режима.

Заключение

В соответствии с техническими требованиями к сварной конструкции, чертежом конструкции, программой выпуска проведена работа по технологии сборки и сварки Фильтра угольного (адсорбера) и требований по надёжности и сроку службы конструкции подобраны основные материалы для сварки; для обеспечения равнопрочности сварных швов с основным материалом подобраны соответствующие сварочные материалы, оборудование, необходимое для сварки конструкции; рассчитаны режимы сварки, выбраны способы получения неразъёмного соединения, приведены сведения о методах контроля качества сварных соединений.

Для увеличения производительности и улучшения условий труда для работающих, а также повышения качества сварных швов произведена замена механизированной сварки в среде защитного газа на автоматическую сварку под слоем флюса. При этом достигается экономия материальных ресурсов за счёт применения менее квалифицированного персонала и ускорения производительности.

При сварке корпуса обечайки с днищами обеспечиваются следующие технико-экономические показатели:

-стабильность производства;

-качество сварных швов;

-снижение затрат на материалы;

При внедрении в производство предложенная технология сварки обеспечивает экономическую эффективность 868731руб.