Cварка цистерны объёмом 50 м3

ТСП ЗАПИСКА.docx

Современное состояние технологии 5
1 Состав структура и свойства основного и присадочного материала 7
2 Основной материал .7
3 Присадочный материал .. 8 4 Технологический процесс 9
1 Расчет режимов сварки 9
2 Технологическая инструкция 9
Средства технологического оснащения . 11
Контроль качества . .. 14
1 Возможные дефекты изделия .. . 17
2 Технология контроля 17
3. Описание и технические характеристики приборов 19
Экономическая эффективность технологии 22
Охрана труда и экология ..25
1 Техника безопасности .. 28
2 Производственная санитария 28
Сварка- технологический процесс изготовления изделий посредством сборки и соединения отдельных заготовок и деталей. При этом соединение осуществляется не механическими средствами в форме болтов заклепок стяжек и других видов а за счет сил межатомного взаимодействия соединяемых деталей.
С помощью сварки соединяют различные металлы и их сплавы в изделиях и конструкциях а также и некоторые другие материалы (стекло керамику пластмассы).
Размеры сварных изделий могут быть от долей миллиметра (приборы электроники) до многих сотен метров (пролетные конструкции железнодорожных и шоссейных мостов корпуса океанских лайнеров магистральные и технологические трубопроводы).
Поскольку разнообразны применение и характер изготовляемых изделий освоение сварки требует знаний по металлургии и металловедению машиностроению электротехнике физике химии прочности материалов и их свойств при различных температурах прочности сварных конструкций автоматизации производственных процессов начиная с простейших автоматов и полуавтоматов и заканчивая роботами имитирующими рабочие приемы человека.
Главная задача машиностроения - обеспечить все отрасли народного хозяйства высокоэффективными машинами и оборудованием.Машиностроениевключает такие крупные подотрасли как энергетическое электротехническое машиностроение станкостроительная и инструментальная промышленность приборостроение автомобилестроение тракторное и сельскохозяйственное машиностроение и др.
Сварка широко применяется в строительстве. Сварными делают стальные пролетные конструкции мостов корпуса судов строительные металлоконструкции каркасы высотных зданий трубопроводы и резервуары для нефти и природного газа и др.
Основные инженерные конструкции в различных отраслях хозяйственной деятельности были и остаются сварными.
Современное состояние технологии
Современная технология сталеплавильного производства широко использует инертный газ на всех этапах технологического процесса. Газ применяется при комбинированной продувке металла в конвертере. Подача его через дно конвертера обеспечивает более полную реализацию окисления углерода в агрегате. В последнее время его применение стало частью нанесения защитного гарнисажа на футеровку при верхней продувке.
Подача аргона или азота через специальное продувочное устройство в дне ковша одновременно выполняет две функции: газ способствует равномерному растворению и распределению ферросплавов и легирующих элементов в объеме металла ковша. Образующиеся при этом неметаллические включения под воздействием пузырьков успешно захватываются частицами шлака способствую очищению металла.
Схематически взаимодействие пузырька газа и жидкости представлено на изображении (рис. 1) причем левый рисунок по данным Бойченко характеризует зарождение рост и отрыв пузырька. Результатом его взаимодействия является образование направленных потоков металла способствующих его рафинированию.
Рисунок 1 – Взаимодействие пузырька газа при донной продувке.
Правый рисунок характеризует наименее эффективный с позиции рафинирования режим продувки ванны. Наибольшей эффективностью донная продувка инертным газом обладает тогда когда достигается наибольшая площадь контакта металла и пузырьков газа. Сочетание этих параметров является рациональным только для определенного типа агрегата с присущей ему гидродинамикой.
Устройство предназначенное для подачи газа отличается многообразием конструкций. Их выполняют в виде пористых пробок из огнеупорных материалов. Благодаря этому обеспечивается одновременный выход из продувочного устройства параллельных струй газовых пузырьков. Дополнительному дроблению газового потока способствует применение нескольких одновременно работающих продувочных пробок. В первую очередь это касается сталеразливочных ковшей.
Напряженность производственной программы в сталеплавильном цеху вынуждает применение инертного газа на установках «ковш-печь». Здесь сконцентрирован целый ряд технологических приемов выполнить которые в полном объеме удается только благодаря продувке металла инертным газом. Ставшее обычным применение продувки металла в промежуточном ковше является свидетельством того что на одной из стадий технологического процесса не полностью реализуются рафинирующие возможности продувки. Резервом является режим продувки газа на установке «ковш-печь». Широкий диапазон изменения расхода газа (100-1000 лмин) не удается полностью реализовать ввиду того что перед началом разливки металла расход газа вынуждено сокращается. К этому времени все операции по легированию и раскислению закончены. Металл находится под слоем сформированного шлака. Из анализа литературных источников следует что процесс рафинирования металла от неметаллических включений по времени превышает время пребывания металла на установке «ковш-печь». В процессе ожидания передачи металла на разливку расход инертного газа вынужденно сокращается. В первую очередь это связано с тем что начинается процесс охлаждения металла в ковше. Минимизировать потери тепла удается реализуя поочередную подачу газа в разные продувочные пробки при этом его расход не должен вызывать образование продувочных пятен способствующих усилению охлаждения металла.
Поэтому актуальной задачей является путем физического моделирования на прозрачной модели сталеразливочного ковша определение допустимого рационального расхода инертного газа для сохранения функций рафинирования и предотвращения потерь тепла в ковше перед началом разливки.
1Состав структура и свойства основного присадочного материала
Сталь марки 12Х18Н10Т – жаропрочная нержавеющая сталь аустенитного класса отвечающая требованиям стандарта ГОСТ 5632.
Сталь марки 12Х18Н10Т используют при изготовлении свариваемой аппаратуры для разных отраслей промышленности выхлопных систем.
Сталь 12Х18Н10Т хорошо сваривается всеми видами ручной и автоматической сварки. Для обычной автоматической сварки под флюсами АН-26 АН-18 и аргонодуговой сварки используют проволоку Св-08Х19Н10Б Св-04Х22Н10БТ Св-05Х20Н9ФБС и Св-06Х21Н7БТ а для ручной - электроды типа ЭА-1Ф2 марок ГЛ-2.
3Присадочный материал
Одним из видов электродов являются электроды для сварки стали 12х18н10т то есть они предназначены для сварки хромоникелевых сталей. Этот вид стали используется в тех случаях когда изделие должно быть максимально устойчивым от коррозии и не поддаваться другим факторам окружающей среды. Также к изделиям которые сварены электродами для сварки стали 12х18н10т предъявляются повышенные требования устойчивости от межкристаллической коррозии. Во всем мире очень ценятся изделия из нержавеющей стали поэтому популярность электродов для сварки стали 12х18н10т продолжает расти с каждым днем. Однако многих людей эти электроды привлекают еще и своим прекрасным сочетанием цены и качества. Поистине такое сочетание встречается крайне редко поэтому это как раз и является одним из самых главных преимуществ именно этих электродов. А теперь давайте поговорим о самом процессе сваривания электродами для сварки хромоникелевых сталей. Сварка этими электродами производится во всех пространственных положениях при использовании постоянного тока обратной полярности. Также этим электродам сродни еще и такие качества например стабильное горение дуги низкое разбрызгивание металла отличное формирование шва и легкая отделяемость шлака от поверхности изделия. Непосредственно перед самим началом сваривания необходимо прокалить электроды для сварки стали 12х18н10т в специальной печи для прокалки электродов при температуре от 300 до 350 градусов по Цельсию в течение одного часа. После полного остывания электроды готовы к использованию. Швы сваренные этими электродами могут поддаваться воздействию температуры до 350 градусов. Сварка электродами для сварки хромированной стали может производится как и ручная так и дуговая в инертном газе. Также для сварки этими электродами применяются еще и такие виды сварки как плазменная сварка импульсно-дуговая сварка точечная и роликовая сварка сварка в среде активных газов сварка под флюсом а также возможна и сварка сопротивления. Во время сваривания образуется пористый оксидный слой который содержит в своем составе хром. Это приводит к снижению к устойчивости от коррозии поэтому если необходима высокая устойчивость к коррозии то нужно поддать материал последующей обработке для того чтобы изделие осталось таким же еще через несколько десятков лет.
Основными видами выпускаемой сварочной проволоки являются:
Омедненная и полированная со специальным графитовым покрытием проволока 08 — 16 мм для сварки в среде инертных газов.
Технологический процесс
1 Расчет режимов сварки
Для оценки склонности металла к появлению холодных трещин чаще всего используется углеродный эквивалент которым можно пользоваться как показателем характеризующим свариваемость при предварительной оценке последней. Для этой цели имеется ряд уравнений. Наиболее распространенным и приемлемым для сталей используемых на подвижном составе является следующее:
где С P Сr Mn Cu Ni –содержание соответствующего химического элемента %
S – толщина свариваемого металла мм.
Если Сэ 08 сварку можно выполнять без предварительного подогрева основного металла. Если же Сэ > 08 возможно возникновение трещин в зоне термического влияния необходим подогрев. Рассчитаем углеродный эквивалент для стали 12Х18Н10Т определив нужен ли подогрев по формуле 1.
Следовательно Сэ = 031 ≤ 08 то сварку выполним без предварительного подогрева основного металла.
Вероятность появления при сварке или наплавке горячих трещин можно определить по показателю Уилкинсона (H.C.S):
Условием появления горячих трещин является Н.С.S. > 2.
Рассчитаем режим сварки для деталей с толщиной стенки 4 и 45 мм. В основу выбора диаметра электродной проволоки положены те же принципы что и при выборе диаметра электрода при ручной дуговой сварке (таблица 6).
Таблица 6 – Выбор диаметра электродной проволоки
Диаметр электродной проволоки dэ мм
Принимаем диаметр электродной проволоки dэ=13 мм.
Расчет сварочного тока А при сварке проволокой сплошного сечения производится по формуле:
IСВ = == 1592 А (4.4)
где а – плотность тока в электродной проволоке Амм2 (при сварке в инертном газе а = 110 130 Амм2); Принимаем a=120 Амм2.
Механизированные способы сварки позволяют применять значительно большие плотности тока по сравнению с ручной сваркой. Это объясняется меньшей длиной вылета электрода. Напряжение дуги и расход углекислого газа выбираются в зависимости от силы сварочного тока по таблице 7.
Таблица 7 – Зависимость напряжения и расхода углекислого газа от силы сварочного тока
Сила сварочного тока А
Напряжение дуги принимаем UД = 21 В. При сварочном токе 150 160А длина дуги должна быть в пределах 15 40 мм. Вылет электродной проволоки составляет 8 15 мм (уменьшается с повышением сварочного тока).
Скорость подачи электродной проволоки мч рассчитывается по формуле:
VПР === 1969мч (4.5)
где – коэффициент расплавления проволоки гА· ч;
dэ – диаметр электродной проволоки мм.
Значение рассчитывается по формуле:
= 30+008= 30+008 = 128 гА·ч. (4.6)
Скорость сварки (наплавки) мч рассчитывается по формуле:
где – коэффициент наплавки гА·ч;
=·(1-) = 128·(1-01) = 1152 гА (4.8)
где – коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание. При сварке в инертном газе = 01 015; Fв – площадь поперечного сечения одного валика см2. При наплавке в инертном газе принимается равным 03 07 см2.
Рассчитаем режим сварки для фланца с толщиной стенки 20 мм и диаметром 180 мм и фланец с толщиной стенки 8 мм и диаметром 575 мм.
Принимаем диаметр электродной проволоки dэ=20 мм.
IСВ = == 4082 А (4.9)
где а – плотность тока в электродной проволоке Амм2; Принимаем a=130 Амм2.
Напряжение дуги принимаем UД = 32 В.
VПР === 3216 мч. (4.10)
= 30+008= 30+008 = 193 гА·ч. (4.11)
VСВ === 2272 мч (4.12)
=·(1-) = 193·(1-01) = 1737 гА. (4.13)
Далее приведена схема конструкции топливного бака на рисунке 7.
2 Технологическая инструкция.
В данном пункте опишем технологическую последовательность сварки рассматриваемого узла.
Таблица 8 – Технологическая инструкция
Сварка планки и лестницы.
1 Прихватка. Прихват осуществляется прихватывающими швами длиной не больше 5 мм.
2 Приварить лестницу к верхней планке и низ к ребру жёсткости.
3 Очистка. Отбивка шлака очистка поверхности от брызг металла с помощью металлической щетки.
4 Общий визуальный контроль.
Сварка трубы и фланца.
2 Приварить трубу к верху фланца.
Сварка трубы к обечайке в последствии привариваем трубу к фланцу.
2 Приварить обечайку тавровым соединением к трубе а трубу привариваем к фланцу.
Сварка ребра с кольцом привариваем к днищу.
2 Приварить ребро к кольцу и днищу угловым соединением.
Средства технологического оснащения.
Сварочный автомат тракторного типа ТС-35 предназначен для дуговой сварки под флюсом стыковых соединений с разделкой и без разделки кромок для сварки угловых швов вертикальным и наклонным электродом и для сварки нахлесточных соединений. Сварка может производиться как в базе колес трактора так и вне ее. Трактор в процессе сварки может передвигаться непосредственно по изделию или по направляющей линейке.
Сварочный автомат ТС-35 состоит из сварочного трактора аппаратного шкафа и источника питания сварочной дуги.
Основные технические данные автомата ТС-35 приведены в табл. 7. Общий вид трактора показан на рис. 23. Трактор является самоходным механизмом состоящим из сварочной головки и ходовой тележки имеющих индивидуальный электропривод.
Механизм подачи 1 обеспечивает подачу электродной проволоки диаметром 16-50 мм при помощи наборных роликов с насечкой. Он имеет трехступенчатый редуктор состоящий из двух червячных и одной цилиндрической ступени. Скорость подачи электродной проволоки не зависит от напряжения дуги и устанавливается подбором сменных зубчатых колес. Механизм подачи имеет отдельный электродвигатель переменного тока 120 Вт 36 В 2760 обмин.
Ходовая тележка 2 служит для перемещения трактора вдоль свариваемого шва. Она имеет четырехступенчатый редуктор состоящий из двух червячных и двух цилиндрических ступеней и отдельный электродвигатель переменного тока 80 Вт 36 В 1390 обмин. Скорость сварки устанавливается подбором сменных зубчатых колес. Для включения и отключения ходовой тележки служит маховичек который связан с фрикционной муфтой. На торцевой части тележки имеются зажимы для крепления копирных устройств при сварке угловых швов наклонным электродом и "в лодочку". На тележке установлены кассета 3 для электродной проволоки пульт управления 4 и бункер для флюса 6.
Сварочная головка имеет два типа мундштуков 5. Один предназначен для сварки электродной проволокой диаметром 3-5 мм на токах до 1000 А. Скользящим контактом являются ролики. Они закреплены неподвижно. По мере износа ролики поворачивают на некоторый угол и вновь зажимают. Второй мундштук трубчатый предназначен для сварки тонкой проволокой диаметром 16-2 мм на токах до 600 А. Скользящим контактом является наконечник.
Для сварки наклонным электродом диаметром 16-2 мм поставляется приспособление состоящее из шарнирного мундштука и однороликового копира. Для сварки наклонным электродом диаметром 3-5 мм поставляется специальный удлинитель.
Переднее шасси трактора состоит из двух выдвижных штанг на которых закрепляются бегунки или копирные ролики.
Число и тип бегунков и роликов зависят от типа свариваемого шва и способа его сварки. Установка шасси и крепление роликов производятся так же как и в автомате ТС-17М-У.
Рисунок 8 – Общий вид сварочного трактора ТС-35
Вспомогательное приспособление
Сварку продольных и кольцевых стыков корпуса аппарата будем производить автоматической сваркой под флюсом на специальной установке У-416 (рисунок 9).
Рисунок 9 – Установка У-416
– обечайка; 2 – роликовый стенд; 3 – пневмоцилиндр флюсовой подушки; 4 – сварочный трактор; 5 – консольная балка (велобалкон); 6 – сварочный автомат; 7 – входная планка; 8 – выводная планка; 9 – концевой выключатель; 10 – велосипедная тележка; 11 – привод велосипедной тележки; 12 – привод велобалкона; 13 – флюсовый поджим.
1 Возможные дефекты изделия
Основными дефектами сварных соединений являются:
Трещины образуются в результате возникновения напряжений превышающих временное сопротивление (предел прочности) металла. Они повышают концентрацию напряжений. Трещины могут возникать в процессе сварки непосредственно после сварки а также во время эксплуатации сварной конструкции.
Не провары образуются вследствие не заполнения расчётного сечения. Они являются концентраторами напряжений. Возникают при нестабильном режиме сварки если загрязнены свариваемые кромки при плохой обработке кромок деталей перед сваркой на рисунке 10:
Рисунок 10 – Не провар
Подрезы – углубления на поверхности основного металла расположенные вдоль шва. Они уменьшают рабочее сечение швов служат концентраторами напряжений. Причиной их возникновения является сварка на повышенном токе при больших скоростях а также на повышенном напряжении на рисунке 11:
Рисунок 11 – Подрез непрерывный
Прожог – сквозное проплавление основного металла. Образуется при большом местном зазоре замедлении скорости сварки при чрезмерном увеличении сварочного тока происходящим вследствие неисправности источника тока (рисунок 12):
Наплывы появляются вследствие стекания расплавленного металла сварочной ванны на нерасплавленный основной металл. Возникает при сварке толстого металла если он не успевает прогреваться. Наплывы могут быть местными или распространяться на всю длину сварного шва рисунок 13:
Поры – полости в шве заполненные газами. Возникают при перенасыщении сварочной ванны оксидом углерода азотом водородом что возможно вследствие высокой скорости сварки удлинения дуги при повышенном напряжении наличия загрязнений на поверхности основного металла наличия примесей (СО N2 Н2) в защитном газе. Поры снижают герметичность и рабочее сечение сварных швов рисунок 14:
Рисунок 14 – Пора газовая
Шлаковые включения возникают при недостаточной жидкотекучести шлака из-за плохой очистки свариваемых кромок от коррозии и загрязнений. Они приводят к концентрации напряжений (рисунок 15):
Рисунок 15 – Включения: а – шлаковые; б – твёрдое
Таблица 9 - Основные дефекты сварки их причины и способы определения.
Наименование дефектов
Не выдержана форма шва не заварены кратеры
Квалификация сварщика (КС) режимы наплавки (РН)
Визуально (В) шаблоны измерительный инструмент
В рентгеновское (РИ) ультразвуковое (УИ) и гамма-излучение (ГИ) магнитография (МГ)
Пережоги (окисление металла)
Длинная дуга сильная окислительная струя КС
Поры (газовые пузыри)
Вода в обмазке или флюсе ржавчина
Тугоплавкие или повышенной вязкости шлаки неравномерное плавление
Повышенное содержание S P и C в металле излишне жесткое закрепление детали
2 Технология контроля
Несоблюдение технологического процесса сварки и наплавки может вызвать ряд дефектов в сварном шве или наплавленном металле таких как наплывы подрезы прожоги наружные трещины не провары поры и др. Поэтому после сварки детали обязательно подвергают контролю и в первую очередь внешнему осмотру. Размеры швов должны соответствовать размерам указанным на чертеже.
Визуально-оптический контроль качества.
Применяется три варианта такого контроля:
) внешний осмотр и замеры сварных соединений;
) осмотр с помощью оптических приборов (техноэндоскопов перископов);
) активный контроль во время сварки с преобразованием визуального сигнала в телевизионную и телеметрическую информацию с обратной связью для регулирования режимов сварки и корректировки качества соединений.
Внешний осмотр соединении а также технологического оборудования основных и сварочных материалов — это наиболее простой доступный и экономичный способ контроля. Поэтому он должен предшествовать любому другому виду контроля. Внешним осмотром выявляют нарушения формы и размеров сварного шва (валика) подрезы прожоги кратеры натеки а также выходящие на поверхность трещины непровары поры. Для внешнего осмотра применяют обзорные и бинокулярные лупы а для контроля формы и размеров швов — специальные и универсальные шаблоны.
Эту простую но важную контрольную операцию следует выполнять тщательно и квалифицированно с последующим статистическим анализом дефектов и определением причин их возникновения. При такой организации контроля внешний осмотр будет эффективным средством повышения качества сварки.
Ультразвуковой контроль качества. Ультразвуковой контроль заключается в следующем. В материальную среду вводится ультразвук (зондирующий сигнал). Достигнув поверхности дефекта ультразвуковая волна отражается (эхо-сигнал) поскольку эта поверхность является границей двух срез с различными акустическими свойствами. Эхо-сигнал регистрируется.
Ультразвуком проверяют качество любых типов сварных соединений из низкоуглеродистых и низколегированных сталей сплавов алюминия меди толщиной до 1000 мм. Ультразвуковая дефектоскопия во многих случаях — наиболее предпочтительный способ контроля особенно при толщине элементов сварной конструкции более 100 мм. Большой эффект достигается при ультразвуковом контроле сварных конструкций ядерной энергетики химической аппаратуры корпусов доменных печей станин гидравлических прессов корпусов судов и др. Однако этот способ контроля имеет существенный недостаток: достоверность результатов контроля в значительной степени зависит от квалификации оператора его психофизиологических данных и от соответствия параметров контроля характеристикам имеющимся в нормативно-технической документации. Наиболее высокая степень достоверности результатов достигается при автоматизации процесса контроля. Автоматическая аппаратура выполняет сканирование сварного шва за счет механизированного перемещения каретки с искателем по соединению или соединения относительно искательной головки. При автоматической оценке качества сварного соединения применяется дешифратор-микропроцессор программированный в соответствии с техническими условиями на качество сварки в который непрерывно в процессе контроля вводятся результаты прозвучивания. Система регистрирует эту информацию на распечатке с выдачей заключения о качестве соединения.
Магнитный контроль качества. Магнитные методы контроля основаны на том что проверяемое изделие намагничивается и если в металле шва есть участки с дефектами имеющие магнитную проницаемость значительно отличающуюся от магнитной проницаемости основного металла магнитные силовые линии распределяются неравномерно по сечению металла. Это проявляется в том что на участке с дефектом наблюдается возмущение магнитных силовых линий внутри намагниченного металла часть из них выходит на поверхность изделия образуя местный магнитный поток рассеяния. Поток рассеяния расположен над дефектом указывая на место его расположения размеры а для некоторых методов магнитного контроля и дефектов (трещины непровары) — и на форму.
Этот способ контроля характеризуется высокой чувствительностью к тонким трещинам и простотой технологии.
Радиационный контроль качества. Радиационный контроль выполняют рентгеновыми и γ-лучами представляющими разновидность ионизирующего излучения в виде электромагнитных колебаний с очень малой длиной волны.
Для контроля качества сварного шва на него направляют пучок рентгеновых или у лучей. Они проходят частично поглощаясь через сварной шов и действуют на расположенный за ним регистрирующий элемент. Если в проверяемом шве есть дефекты нарушающие его сплошность (газовые поры шлаковые включении непровары и др.) они из-за меньшей поглощающей способности пропустят больше лучей чем участок металла в котором нет дефектов. Указанное отличие интенсивности лучей будет фиксироваться регистрирующим элементом а виде пятен и полос.
Радиационный контроль дает наиболее достоверные результаты в сравнении с другими методами неразрушающего контроля.
Капиллярный контроль качества. Капиллярный контроль основывается на капиллярном эффекте сорбции (поглощении) пенетранта и светоцветовом контрасте дефекта и окружающей поверхности. Этот контроль подразделяется на методы: люминесцентный цветной и люминесцентно-цветной.
Люминесцентный контроль заключается в том что на поверхность сварного шва наносится люминесцирующая хорошо смачивающая жидкость которая проникает в поверхностные дефекты (трещины поры непровары). После удаления ее излишков на проверяемую поверхность наносится тонкий слой сорбента (проявителя). Затем осуществляется облучение контролируемой поверхности ультрафиолетовыми лучами. Участки где из дефектов вышла жидкость в проявитель начинают флюоресцировать и по яркому желто-зеленому свечению судят о расположении дефектов.
Контроль качества течеисканием. Этим способом выявляют сквозные дефекты т. е проверяют герметичность сварных конструкций и изделий. Применяются следующие методы контроля герметичности течеисканием: гидроиспытания керосиновая проба люмогидравлический пузырьковый манометрический химический газо-аналитический радиационный и др.
При люминесцентной дефектоскопии готовится смесь (керосин бензин смазочное масло и порошок дефектоля) наносится смесь на поверхность детали смесь проникает в трещины и остается там с поверхности детали смесь удаляется деталь облучается ультрафиолетовыми лучами дефект высвечивается зелено-золотистым цветом т. к. в трещинах остается смесь .
При цветной дефектоскопии деталь аналогично обрабатывается специальным составом краски далее наносится на проверяемую поверхность аэрозоль белой нитроэмали при сушке которой адсорбируется краска из трещины над дефектом появляются соответствующие разводы яркой краски.
Степень информативности для определения различных внутренних дефектов различными методами показана в таблице 10.
Таблица 10 - Выявляемость дефектов в % от их общего количества различными методами:
Поверхностные трещины
Цветная дефектоскопия
В соответствии с техническими требованиями выбираем наиболее приемлемый вид диагностики: ультразвуковой.
3. Описание и технические характеристики приборов
Ультразвуковой контроль качества. Ультразвуком называются упругие волны с частотой колебаний от 20 кГц до 1 ГГц распространяющиеся в газах жидкостях и твёрдых телах. Высокая частота и малая длина волны определяют возможность распространения отражения преломления поглощения рассеяния дифракции и интерференции ультразвука.
Для генерации ультразвука применяют разнообразные устройства которые можно объединить в две группы – механические и электромеханические. Наибольшее распространение получили электромеханические излучатели преобразующие электрические колебания в механические.
Вследствие обратимости пьезоэффекта пьезоэлектрические преобразователи используют и для приёма ультразвука.
Ультразвуковой контроль заключается в следующем. В материальную среду вводится ультразвук (зондирующий сигнал). Достигнув поверхности дефекта ультразвуковая волна отражается (эхо-сигнал) поскольку эта поверхность является границей раздела двух сред с различными акустическими свойствами. Эхо сигнал регистрируется.
Наиболее высокая разрешающая способность ультразвукового контроля достигается при минимальной длине волны поскольку волны отражаются от дефекта при условии если его размеры будут большими чем длина волны. Минимальная длина волны соответствует минимальной скорости её распространения в данной среде:
с – скорость распространения волны;
f – частота колебаний.
Поперечные волны имеют меньшую скорость распространения чем продольные. Отсюда можно сделать вывод что для обеспечения максимальной разрешающей способности т.е. для регистрации минимальных дефектов целесообразно вести контроль поперечными а не продольными волнами. Поперечные волны возбуждаются только в твёрдых телах.
Такие волны можно получить если ультразвук вводить в сталь под углом падения от 300 до 610. Получили распространение следующие методы: эхо-метод теневой зеркально-теневой эхо-теневой.
Стыковые сварные соединения обычно проверяют прямыми или однократно отражённым лучом с помощью наклонно совмещённого искателя.
Тавровые и угловые соединения проверяют наклонными и раздельно-совмещёнными искателями по следующим схемам:
) прямым лучом наклонного искателя со стороны привариваемой детали и раздельно-совмещённым искателем со стороны основной детали если толщина привариваемой детали не меньше 20 мм;
) прямым лучом наклонного искателя с двух сторон привариваемой детали или прямым и один раз отражённым лучом с одной стороны привариваемой детали при отсутствии доступа со стороны основной детали;
) прямым лучом наклонного искателя и раздельно-совмещённым искателем при отсутствии доступа со стороны привариваемой детали если ее толщина не менее 20 мм.
Нахлёсточные сварные соединения контролируют однократно отражённым лучом наклонного совмещённого искателя.
Во время контроля осуществляется перемещение искателя относительно сварного шва.
К дефектоскопам прилагаются искатели наклонные прямые и кроме того раздельно совмещённые. В призматических искательных головках пластина пьезоэлемента расположена под углом к поверхности контролируемого изделия. В связи с этим ультразвук вводится также под углом и поэтому можно осуществлять контроль в местах не доступных для других искателей.
Для контроля сварных соединений будем использовать ультразвуковой дефектоскоп ДУК-13ИМ. Он предназначен для контроля продукции на наличие дефектов типа нарушения сплошности и однородности материалов готовых изделий полуфабрикатов и сварных (паяных) соединений измерения глубины и координат залегания дефектов измерения отношений амплитуд сигналов отражённых от дефектов. Основные технические характеристики в таблице 11.
Таблица 11 – Основные технические характеристикидефектоскопа ДУК-13ИМ
Максимальная глубина прозвучивания мм
Рабочие температуры С
Питание дефектоскопа В
Потребляемая мощность Вт
Время непрерывной работы от батареи ч
Масса дефектоскопа кг
Габаритные размеры (без ручки) мм
Экономическая эффективность технологии
Для определения экономического эффекта от внедрения новой технологии и средств технологического оснащения необходимо знать себестоимость продукции (работ) производимой с их применением.
Себестоимость продукции – это часть затрат общественного труда выраженная в денежной форме на её производство и реализацию складывающихся из затрат прошлого труда овеществлённого в используемых на предприятии средствах производства в части затрат живого труда.
При изготовлении сварной конструкции или выполнении сварки затрачиваются средства на основные и сварочные материалы энергию оплату труда на возмещение стоимости содержание и эксплуатацию средств технологического оснащения на подготовку и освоение новых конструкций и технологий. Себестоимость отражает такие показатели эффективности производства как производительность труда экономия ресурсов качество продукции использование основных фондов и т. п. На основе анализа себестоимости при различных вариантах технических решений устанавливают оптимальные для внедрения в заданных условиях сварные конструкции а также технологии и средства технологического оснащения.
В экономическом анализе сварочного производства используют три вида себестоимости продукции (сварной конструкции): цеховую производственную и полную. Эти себестоимости слагаются из следующих статей затрат (руб.):
где Сэл – затраты на сварочные материалы руб;
- затраты на сварочные газы руб;
Сз – заработная плата руб;
Сэ – затрата на электроэнергию и другие виды энергии для технологических целей руб;
Са – амортизационные отчисления по оборудованию руб.
Затраты на электродную проволоку при автоматической дуговой сварке рассчитывается по формуле:
где mн – масса наплавленного металла кг;
k1 – коэффициент расхода электродной проволоки 114;
Цэл – цена за 1 кг электродной проволоки 8 руб;
k2 – коэффициент учитывающий транспортно-заготовительные расходы на приобретение материалов 105.
Масса наплавленного металла при сварке:
где Sш – площадь поперечного сечения шва. Определяемая как сумма площадей элементарных геометрических фигур составляющих сечение шва см2;
ρш – плотность наплавленного металла гсм3.
Суммарная масса наплавленного металла по всем швам:
Затраты на электродную проволоку:
Затраты на углекислый газ:
где t0 – время горения дуги. t0 = 124 ч;
Qv – расход газа лмин. Qv =10 лмин = 600 лч;
ЦСО2 – цена за 1кг двуокиси углерода. СО2= 43 руб;
ρ- плотность газа кгл принимаем 00019 кгл.
Заработная плата (руб.) сварщиков:
где r– часовая тарифная ставка руб. r = 10 рубч;
kз – коэффициент учитывающий доплаты к тарифной заработной плате и отчисления на социальное страхование kз =07;
k0 – коэффициент основного времени k0 =05.
Амортизационные отчисления по оборудованию:
где С0 – стоимость единицы оборудования С0= 3000 руб;
А0 – норма годовых амортизационных отчислений по оборудованию %.
ФД – действительный годовой фонд работы оборудования ч. ФД =1560 ч;
kз – коэффициент загрузки оборудования kз =08.
Затраты на электроэнергию:
где W– расход технологической электроэнергии кВт.ч
ЦЭ – цена 1кВт.ч электроэнергии руб. ЦЭ = 0188 руб.
В итоге получим следующую себестоимость:
Охрана труда и экология
1 Техника безопасности
Выполнение сварочных работ связано с использованием электрических устройств горючих и взрывоопасных газов излучающих электрических дуг и плазмы с интенсивным расплавлением испарением и брызгообразованием металла и т. д. Это требует мер безопасности и защиты работающих от производственного травматизма.При электросварочных работах возможны следующие виды производственного травматизма: поражение электрическим током; поражение зрения и открытой поверхности кожи лучами электрической дуги; ожоги от капель металла и шлака; отравление организма вредными газами пылью и испарениями выделяющимися при сварке; ушибы ранения и поражения от взрывов баллонов сжатого газа и при сварке сосудов из-под горючих веществ.
Для обеспечения условий предупреждающих указанные виды травматизма следует выполнять следующие мероприятия:
Во избежание поражения электрическим током необходимо соблюдать следующие условия. Корпуса источников питания дуги сварочного вспомогательного оборудования и свариваемые изделия должны быть надежно заземлены. Заземление осуществляют медным проводом один конец которого закрепляют к корпусу источника питания дуги к специальному болту с надписью «Земля»; второй конец присоединяют к заземляющей шине или к металлическому штырю вбитому в землю.
Заземление передвижных источников питания производится до их включения в силовую сеть а снятие заземления — только после отключения от силовой сети.
При наружных работах сварочное оборудование должно находиться под навесом в палатке или в будке для предохранения от дождя и снега. При невозможности соблюдения таких условий сварочные работы не производят а сварочную аппаратуру укрывают от воздействия влаги.
Присоединять и отсоединять от сети электросварочное оборудование а также наблюдать за их исправным состоянием в процессе эксплуатации обязан электротехнический персонал. Сварщикам запрещается выполнять эти работы.
Все сварочные провода должны иметь исправную изоляцию соответствовать применяемым токам. Применение проводов: ветхой и растрепанной изоляцией во избежание несчастного случая категорически запрещается.
При сварке швов резервуаров котлов труб и других закрытых и сложных конструкций необходимо пользоваться резиновым ковриком шлемом и галошами. Для освещения следует пользоваться переносной лампой напряжением 12 В.
Для защиты зрения и кожи лица от световых и невидимых лучей дуги электросварщики и их подручные должны закрывать лицо щитком маской или шлемом в смотровые отверстия которых вставлено специальное стекло — светофильтр. Светофильтр выбирают в зависимости от сварочного тока и вида сварочных работ.
Для защиты окружающих лиц от воздействия излучений в стационарных цехах устанавливают закрытые сварочные кабины а при строительных и монтажных
работах применяются переносные щиты или ширмы.
В процессе сварки и при уборке и обивке шлака капли расплавленного металла и шлака могут попасть в складки одежды карманы ботинки прожечь одежду и причинить ожоги. Во избежание ожогов сварщик должен работать в спецодежде из брезента или плотного сукна в рукавицах и головном уборе. Куртку не следует заправлять в брюки. Карманы должны быть плотно закрыты клапанами. Брюки надо носить поверх обуви. При сварке потолочных горизонтальных и вертикальных швов необходимо надевать брезентовые нарукавники и плотно завязывать их поверх рукавов у кистей рук. Зачищать швы от шлака и флюса следует лишь после их полного остывания и обязательно в очках с простыми стеклами.
2 Производственная санитария
В сварочном производстве примерами вредных факторов являются вредные примеси в воздухе ионизирующие лазерные и другие вредные излучения шум электромагнитные поля и т. д. К производственной санитарии относятся гигиена труда и санитарная техника. Особенное загрязнение воздуха вызывает сварка электродами с качественными покрытиями. Состав пыли и газов определяется содержанием покрытия и составом свариваемого и электродного (или присадочного) металла. При автоматической сварке количество газов и пыли значительно меньше чем при ручной сварке.
Удаление вредных газов и пыли из зоны сварки а также подача чистого воздуха осуществляется местной и общей вентиляцией. При оборудовании сварочных кабин обязательно предусматривается местная вытяжная вентиляция с верхним боковым или нижним отсосом удаляющая газы и пыль непосредственно из зоны сварки. Общая вентиляция должна быть приточно-вытяжной производящей отсос загрязненного воздуха из рабочих помещений и подачу свежего. В зимнее время воздух подогревают до температуры 20 22°С с помощью специального нагревателя-калорифера.
При сварке в закрытых резервуарах и замкнутых конструкциях необходимо обеспечить подачу свежего воздуха под небольшим давлением по шлангу непосредственно в зону дыхания сварщика. Объем подаваемого свежего воздуха должен быть не менее 30 м3м. Без вентиляции сварка в закрытых резервуарах и конструкциях не разрешается.
Вентиляционные устройства должны обеспечить воздухообмен при ручной электродуговой сварке электродами с качественными покрытиями 4000 6000м3 на 1 кг расхода электродов; при автоматической сварке под флюсом — около 200м3 на 1кг расплавляемой проволоки; при сварке в углекислом газе — до 1000м3 на 1кг расплавляемой проволоки.
В процессе выполнения курсовой работы была спроектирована технология изготовления стрелы почтово-багажного крана. Для изготовления бака был подобран материал 12Х18Н10Т т.к. данные баки применяются для хранения технологических веществ такие как: нефтепродукты кислоты щёлочи соли тяжёлых металлов которые намного уменьшают срок эксплуатации резервуара и требуют повышенные меры предосторожности при проверке на дальнее использование резервуара . Далее выбран метод сварки подходящий для данной конструкции и это – дуговая сварка в инертном газе. Рассчитаны режимы сварки и разработан технологический процесс изготовления детали. Подобрано приспособление необходимое для изготовления конструкции.
Были рассмотрены основные дефекты возможные при изготовлении данного изделия. Для оценки качества сварного соединения был рассмотрен способ контроля сварных швов и выбрано оборудование для контроля. Также была проведена оценка экономической эффективности технологии.
В курсовой работе рассмотрены вопросы техники безопасности производственной санитарии и экологии свойственных данному способу сварки.

Svarochny_traktor_TS-35.cdw

- кассета для электродной проволоки;
- пульт управления;
КР.ТСП.034.2022.000.001

бак объёмом 50м3.cdw