Технология изготовления емкости ОГВ-Г-25-1,0-3.

Содержание

Содержание

Реферат

Введение

1ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1. Основные характеристики изделия

1.2. Общие требования к конструкции сосудов под давлением

1.3. Требования к сварным швам

1.4. Требования к основным материалам

1.4.1. Сталь листовая

1.5. Сварка

1.5.1. Требования к сварным соединениям

1.5.2. Выбор способов сварки

1.6. Термическая обработка сварных элементов сосудов

1.7. Проектирование технологического процесса

1.8. Заготовительные операции

1.9. Анализ свариваемости основных материалов

1.10. Выбор сварочных материалов

1.11. Выбор режимов сварки

1.11.1 Расчёт режимов для автоматической сварки под слоем флюса

1.11.2 Режимы для механизированной сварки в среде защитных газов

1.12. Выбор сварочного оборудования

1.12.1. Оборудование для механизированной сварки в среде углекислого газа

1.12.2. Сварочное оборудование для автоматической сварки под слоем флюса

1.13. Нормы времени на сборку

1.14. Нормы времени на сварку

1.15. Расчет коэффициента загрузки рабочих мест и оборудования

1.16. Расчет расходов сварочных материалов

1.17 Неразрушающий контроль и испытания при изготовлении

2 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Выбор технологической оснастки

2.2 Расчет редуктора роликовой опоры

3 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Расчет технологической и полной себестоимости изделия по базовому и проектируемому вариантам 83 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. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СВАРОЧНЫХ РАБОТ

4.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов

4.1.1 Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения

4.1.2 Шум и вибрация

4.1.3 Электрическая безопасность

4.1.4 Воздушная среда и микроклимат производственного помещения

4.2 Расчет вентиляции сборочно – сварочного цеха

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Реферат

Объем дипломного проекта: страниц - 110; рисунков - 7; таблиц - 30;

чертежей и плакатов - 8

Ключевые слова: СВАРКА АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОД СЛОЕМ ФЛЮСА, РЕЖИМЫ СВАРКИ, АППАРАТ, ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, ОБЕЧАЙКА, СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Объект разработки – технология изготовления аппарата емкостного цилиндрического для жидких и газовых неагрессивных сред ОГВГ -25-1.0-3 материального исполнения Типа 3 с седловыми металлическими опорами по ОСТ 262091 без теплоизоляции.

Цель разработки: Выбор технологии сварки обечайки аппарата, выбор технологической оснастки, определение экономической эффективности выбранных решений.

Для решения поставленной цели проведен анализ конструкции, проведен анализ и выбраны способы сварки, проведен расчет прочности основных сварных швов и конструкторских элементов сосуда, выбрана конструкция стенда для сварки, проведено нормирование сварочных операций, проведен экономический расчет используемых сварочных технологий, рассмотрены вопросы безопасности сварочных процессов.

Получены следующие результаты: Разработана технология автоматической сварки под флюсом при изготовлении емкости ОГВГ251,03. Выбрано сварочное оборудование и технологическая оснастка. Оценка экономических показателей: уменьшение себестоимости составляет 1539 руб. на одно изделие, что даёт годовую экономию 230850 руб. Дополнительные вложения 57145 руб. окупятся за 0,24 года.

Аннотация

В дипломном проекте на тему: «Технология изготовления емкости

ОГВ-Г-25-1,03» рассматривается вопрос о технологии сборки, сварки и расчета емкости на прочность.

Дипломный проект содержит 110 листов пояснительной записки, 8 чертежей , 27 таблиц, 7 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 расчета на прочность как емкости так и отдельных ее составляющих.

Технология, разработанная в дипломном проекте позволяют обеспечить следующие технико-экономические показатели:

-стабильность производства;

-качество сварных швов;

-снижение затрат на материалы.

В следствии чего, экономическая эффективность составляет 230850 руб./год.

Введение

В 1802 году русский физик Василий Владимирович Петров открыл явление электрической дуги и предположил её использование для плавления металлов. Русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос в 1886 году запатентовал процесс электродуговой сварки, и с тех пор электродуговая сварка стала одним из самых востребованных технологических процессов во всех отраслях промышленности.

Сущность способа сварки предложенного Н.Н. Бенардосом заключалась в том, что угольный стержень присоединялся к одному полюсу аккумуляторной батареи, а к другому полюсу присоединялось свариваемое изделие. При поднесении угольного стержня к изделию в воздушном промежутке возникала электрическая дуга, которая расплавляла свариваемые кромки и присадочный металл. Так образовывался сварной шов.

Идея использования при электродуговой сварке плавящегося электрода (металлического стержня со специальным покрытием) принадлежит выдающемуся русскому инженеру Н.Г. Славянову (1888г.). Технологические процессы для электродуговой сварки, разработанные Н.Г. Славяновым, не потеряли актуальность и в настоящее время.

В начале 20х гг. прошлого века процесс сварки был уже механизирован и автоматизирован. Существенный вклад в развитие электродуговой сварки внес процесс автоматической сварки под слоем флюс разработанный под руководством Е.О. Патона в конце 30х гг.

В конце 40х гг. был предложен способ дуговой сварки в защитных газах.

Выдающимся достижением сварочной техники явилась разработка в ИЭС им. Е.О. Патона в содружестве с рядом промышленных предприятий в 1949 г. электрошлаковой сварки, позволившей применять электродуговую сварку для крупногабаритных изделий.

В настоящее время все сварочные процессы классифицируются по видам используемой энергии и делятся на три класса в соответствии с ГОСТ 1952174: термические, термомеханические и механические. Электродуговая сварка относится к термическому классу.

В настоящее время появились новые концетрированные источники тепла:

- поток электронов в вакууме, на основе которого в конце 50х гг. появился процесс электронно-лучевой сварки;

- луч лазера, который в настоящее время относится к световым источникам и классифицируется как процесс светолучевой сварки.

Большой вклад в развитие научных основ технологии сварки плавлением занесли советские, российские, украинские ученые международного института электросварки им. Е.О.Патона, МГТУ (МВТУ) им. Н.Н.Баумана, ИМЕТ им. А.А. Байкова, УГТУ (УПИ), Ленинградская школа сварщиков.

В современных условиях промышленного производства крупногабаритных сварных изделий большое место занимают корпусные изделия, в том числе корпуса так называемых сосудов под давлением, которые используются в котельной, нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Большая часть сосудов является технологическими аппаратами, обеспечивающими ведение технологических процессов (сепарация, разделение жидкостей, массообмен, теплообмен и пр.).

Целью настоящего дипломного проекта является разработка технологического процесса сборки-сварки корпуса аппарата ОГВГ -25-1.03, используемого для очистки газа от сопутствующих примесей (жидкостных и газовых). Предполагается разработка заготовительных и сборочно-сварочных операций, выбор способов сварки, сварочных материалов, сварочного и вспомогательного оборудования и методов контроля сварных швов.

Технологический раздел

1.3. Требования к сварным швам

При сварке обечаек и труб, приварке днищ к обечайкам должны применяться стыковые швы с полным проплавлением.

Допускаются сварные соединения в тавр и угловые с полным проплавлением для приварки плоских днищ, плоских фланцев, трубных решеток, штуцеров, люков, рубашек.

Применение нахлесточных сварных швов допускается для приварки к корпусу укрепляющих колец, опорных элементов, подкладных листов, пластин под площадки, лестницы, кронштейны и т.п.

Конструктивный зазор в угловых и тавровых сварных соединениях допускается в случаях, предусмотренных НД, согласованной в установленном порядке.

Сварные швы должны быть доступны для контроля при изготовлении, монтаже и эксплуатации сосудов, предусмотренного требованиями Правил, соответствующих стандартов и технических условий.

Продольные швы смежных обечаек и швы днищ сосудов должны быть смещены относительно друг друга на величину трехкратной толщины наиболее толстого элемента, но не менее чем на 100 мм между осями швов.

Указанные швы допускается не смещать относительно друг друга в сосудах, предназначенных для работы под давлением не более 1,6 МПа (16 кгс/см2) и температуре стенки не выше 400 °С, с номинальной толщиной стенки не более 30 мм при условии, что эти швы выполняются автоматической или электрошлаковой сваркой и места пересечения швов контролируются методом радиографии или ультразвуковой дефектоскопии в объеме 100%.

При приварке к корпусу сосуда внутренних и внешних устройств (опорных элементов, тарелок, рубашек, перегородок и др.) допускается пересечение этих сварных швов со стыковыми швами корпуса при условии предварительной проверки перекрываемого участка шва корпуса радиографическим контролем или ультразвуковой дефектоскопией.

В случае приварки опор или иных элементов к корпусу сосуда расстояние между краем сварного шва сосуда и краем шва приварки элемента должно быть не менее толщины стенки корпуса сосуда, но не менее 20 мм.

Для сосудов из углеродистых и низколегированных марганцовистых и марганцовокремнистых сталей (приложение 3), подвергаемых после сварки термообработке, независимо от толщины стенки корпуса расстояние между краем сварного шва сосуда и краем шва приварки элемента должно быть не менее 20 мм.

В горизонтальных сосудах допускается местное перекрытие седловыми опорами кольцевых (поперечных) сварных швов на общей длине не более 0,35, а при наличии подкладного листа - не более 0,5, где - наружный диаметр сосуда. При этом перекрываемые участки сварных швов по всей длине должны быть проверены методом радиографии или ультразвуковой дефектоскопии. Перекрытие мест пересечения швов не допускается.

В стыковых сварных соединениях элементов сосудов с разной толщиной стенок должен быть обеспечен плавный переход от одного элемента к другому путем постепенного утонения кромки более толстого элемента. Угол наклона поверхностей перехода не должен превышать 20°.

Если разница в толщине соединяемых элементов составляет не более 30% толщины тонкого элемента и не превышает 5 мм, то допускается применение сварных швов без предварительного утонения толстого элемента. Форма швов должна обеспечивать плавный переход от толстого элемента к тонкому.

При стыковке литой детали с деталями из труб, проката или поковок необходимо учитывать, что номинальная расчетная толщина литой детали на 2540% больше аналогичной расчетной толщины стенки элемента из труб, проката или поковок, поэтому переход от толстого элемента к тонкому должен быть выполнен таким образом, чтобы толщина конца литой детали была не менее расчетной величины.

1.5. Сварка. 

Для сварки корпусов сосудов в зависимости от конструкции и размеров могут быть использованы все виды электродуговой сварки, за исключением газовой сварки. Газовая сварка может быть применена только для труб змеевиков.

При сварке сосудов (сборочных единиц, деталей) необходимо соблюдать требования технических условий на изготовление, а также разработанной и аттестованной технологической документации.

Технологическая документация должна содержать указания по:

- применению способов сварки материалов, выбранных для изготовления сосудов (сборочных единиц, деталей);

- применению присадочных материалов для сварки;

- применению сварочного оборудования;

- режимам сварки;

- видам и объему контроля сварочных швов;

- предварительному и сопутствующему подогреву;

- термической обработке.

Все сварочные работы при изготовлении сосудов (сборочных единиц и деталей) для предотвращения возникновения холодных трещин должны производиться при положительных температурах в закрытых отапливаемых помещениях. Если работы необходимо выполнять на открытой площадке сварщик и место сварки должны быть защищены от непосредственного воздействия дождя, ветра и снега. Температура окружающего воздуха должна быть не ниже 100С

При подготовке кромок свариваемых изделий под сварку необходимо соблюдать требования соответствующих стандартов на способ сварки и нормативно-технической документации. Кромки, подготовленные под сварку должны быть зачищены на ширину не менее 20 мм. Кромки не должны иметь следов ржавчины, окалины, масла и прочих загрязнений. При необходимости очистки от масла и следов краски использовать растворители (бензин, ацетон). Необходимо осуществлять визуальный осмотр подготовленных кромок для выявления пороков металла. Не допускаются расслоения, закаты, трещины.

В случае обнаружения недопустимых дефектов исправления производятся в соответствии с требованиями нормативно-технической документации. 

Для возможности определения сварщика выполнившего сварные швы, все сварные швы подлежат клеймению. Клеймо наносится на расстоянии 2050 мм от кромки сварного шва с наружной стороны. Если шов с наружной и внутренней сторон заваривается разными сварщиками, клейма ставятся только с наружной стороны через дробь: в числителе клеймо сварщика с наружной стороны шва, в знаменателе - с внутренней стороны. Если сварные соединения сосуда выполняются одним сварщиком, то допускается клеймо ставить около таблички или на другом открытом участке. У продольных швов клеймо должно находиться в начале и в конце шва на расстоянии 100 мм от кольцевого шва. На обечайке с продольным швом длиной менее 400 мм допускается ставить одно клеймо. Для кольцевого шва клеймо должно выбиваться в месте пересечения кольцевого шва с продольным и далее через каждые 2 м, но при этом должно быть не менее двух клейм на каждом шве. На кольцевой шов сосуда диаметром не более 700 мм допускается ставить одно клеймо. Клеймение продольных и кольцевых швов сосудов с толщиной стенки менее 4 мм допускается производить электрографом или несмываемой краской.

Место клеймения заключается в хорошо видимую рамку, выполняемую несмываемой краской.

Допускается вместо клеймения сварных швов прилагать к паспорту сосуда схему расположения швов с указанием фамилий сварщиков с их росписью.

Перед началом сварки должно быть проверено качество сборки соединяемых элементов, а также состояние стыкуемых кромок и прилегающих к ним поверхностей. При сборке не допускается подгонка кромок ударным способом или местным нагревом.

Устранение дефектов в сварных швах должно производиться в соответствии с инструкцией или стандартом предприятия на сварку сосуда (сборочной единицы и детали) из данной марки стали.

1.5.1. Требования к сварным соединениям.

При сварке обечаек и труб, приварке днищ к обечайкам следует применять стыковые швы с полным проплавлением.

Допускается применять угловые и тавровые швы при приварке штуцеров, люков, труб, трубных решеток, плоских днищ и фланцев.

Допускается применять нахлесточные сварные швы для приварки укрепляющих колец и опорных элементов.

Не допускается применение угловых и тавровых швов для приварки штуцеров, люков, бобышек и других деталей к корпусу с неполным проплавлением (конструктивным зазором):

- в сосудах 1, 2, 3-й групп при диаметре отверстия более 120 мм, в сосудах 4-й и 5а групп при диаметре отверстия более 275 мм;

- в сосудах 1, 2, 3, 4-й и 5а групп из низколегированных марганцовистых и марганцевокремнистых сталей с температурой стенки ниже 30 °С без термообработки и ниже 40 °С с термообработкой;

- в сосудах всех групп, предназначенных для работы в средах, вызывающих коррозионное растрескивание, независимо от диаметра патрубка, за исключением случаев, когда предусмотрена засверловка отверстия в зонах конструктивного зазора.

Не допускается применение конструктивного зазора в соединениях фланцев с патрубками сосудов, работающих под давлением более 2,5 МПа (25 кгс/см ) и при температуре более 300 °С, и фланцев с обечайками и днищами сосудов, работающих под давлением более 1,6 МПа (16 кгс/см ) и при температуре более 300 °С. Не допускается конструктивный зазор в этих сварных соединениях независимо от рабочих параметров в сосудах, предназначенных для работы в средах, вызывающих коррозионное растрескивание.

Сварные швы сосудов следует расположить так, чтобы обеспечить возможность их визуального осмотра и контроля качества неразрушающим методом (ультразвуковым, радиографическим и др.), а также устранения в них дефектов.

Допускается в сосудах 1, 2, 3, 4-й и 5а групп не более одного, в сосудах 5б группы не более четырех, в теплообменниках не более двух стыковых швов, доступных для визуального осмотра только с одной стороны. Швы необходимо выполнять способами, обеспечивающими провар по всей толщине свариваемого металла (например, с применением аргонодуговой сварки корня шва, подкладного кольца, замкового соединения). Возможность применения остающегося подкладного кольца и замкового соединения в сосудах 1-й группы следует обосновывать в проекте в установленном порядке.

Продольные сварные швы горизонтально устанавливаемых сосудов следует располагать вне центрального угла 140° нижней части корпуса, если нижняя часть недоступна для визуального осмотра, о чем должно быть указано в проекте.

Сварные швы сосудов не следует перекрывать опорами. 

Перекрытие мест пересечения швов не допускается.

Продольные швы смежных обечаек и швы днищ в сосудах 1, 2, 3 и 4-й групп следует смещать относительно друг друга на величину трехкратной толщины наиболее толстого элемента, но не менее чем на 100 мм между осями швов.

1.8. Заготовительные операции.

Заготовки могут быть литые, кованные, штампованные и из проката. Технологический процесс заготовки деталей из проката может включать следующие операции: правку, разметку и обработку кромок, гибку и очистку.

Правка. Как правило, производится в холодном состоянии за счет создания местной пластической деформации. Чтобы избежать значительные потери пластических свойств, величину относительного удлинения наиболее деформированных волокон, обычно ограничивают площадкой текучести.

Для стали Ст.09Г2С допускают Δ при холодной правке до 1% и при холодной гибки до 2%. Исходя из этого, ограничивают ход толкателя при правке на прессах и радиус валка при правке в вальцах. Листоправильные вальцы могут быть 411 валков и более. Правка достигается в результате изгиба и растяжения путем многократного пропускания листов между верхним и нижним рядами валков.

Разметка. Индивидуальная разметка трудоемка. Наметка более производительна, однако изготовление специальных наметочных шаблонов целесообразно только для серийного производства или для повторяющихся конструкций единичного производства.

Резка и обработка кромок. Для резки листового материала применяют гильотинные ножницы и пресс-ножницы. Разрезаемый лист заводится между нижним и верхним ножами до упора, зажимается прижимом и нажатием верхнего ножа осуществляется скалывание. Для облегчения подачи к ножницам листового материала часто используют опорные приспособления в виде роликов или шаровых опор. Листы толщиной от 3 до 25мм можно резать дисковыми ножницами. Иногда для получения параллельных кромок листа дисковые ножи располагаются непосредственно на валках правильных вальцов.

Исключительно широкое применение имеет разделительная кислородная резка. Ручная и полуавтоматическая резка производится обычно по разметке, автоматическая – с помощью копирных устройств.

Подготовка кромок под сварку. Строжку или фрезеровка кромок на станках обычно производится в следующих случаях: 1) для образования фасок, имеющих сложное очертание; 2) если технические условия требуют обработки кромок после резки ножницами; 3) для обеспечения точных размеров детали; 4) для улучшения поверхности некоторых сталей повышенной прочности после ручной газовой резки. При строжке длинных кромок листов большого размера применяют кромкострогательные станки, для обработки торцов- торцофрезерные.

Гибка. К наиболее распространенным работам относится вальцовка. При вальцовке в холодном состоянии отношение радиуса изгиба к толщине металла должно быть не менее 25 (для низколегированных сталей).

При меньшим отношении обычно вальцовку рекомендуется производить в горячем состоянии. При гибке в вальцах концевой участок листа остается почти плоским. В трехвалковых вальцах ширина этого участка может составить 150200 мм. При изгибании листов в четырехвалковых вальцах этот участок составляет от S до 2S в зависимости от длины загибаемой кромки. После этой операции лист устанавливается в вальцы, выверяется параллельность оси вала и кромки листа, и гибка начинается со средней части листа.

Очистка под сварку. Производят вручную абразивными кругами или щетками, на пескоструйных установках, на дробеструйных установках, химическим путем и с помощью ультрозвука. Очистка образивными кругами и щетками мало производительна. Очистка на пескоструйной установке более производительна и широко применяется, однако обладает существенным недостатком – загрязняет воздух цеха. Дробеструйные установки, использующие металлический песок из отбеленного чугуна, не менее производительны, чем установки, использующие сухой кварцевый песок;

загрязнение при этом происходит в значительно меньшей степени.

При гидропескоструйной очистке, осуществляют пульпой (смесь песка и воды), направляемой на деталь сжатым воздухом, не происходит загрязнения.

1.11. Выбор режимов сварки

Определение режима сварки обычно начинают с выбора диаметра электрода, который назначают в зависимости от толщины листов при сварке швов стыковых соединений и от катета шва при сварке швов угловых и тавровых соединений.

1.12. 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.

Заключение

В соответствии с исходными данными - чертежом конструкции, техническими требованиями к сварной конструкции, программой выпуска проведена работа по технологии сборки и сварки аппарата 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, выбраны способы получения неразъёмного соединения, и оборудование, необходимое для сварки конструкции; рассчитаны режимы сварки, приведены сведения о методах контроля сварных соединений. Емкость прошла расчёт на прочность по выбранным материалам и основным параметрам изготовления для эксплуатации в проектном режиме.

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, чем достигается экономия материальных ресурсов за счёт применения менее квалифицированного персонала.

При сварке элементов сварной конструкции: днища к корпусу обечайки , позволяют обеспечить следующие технико-экономические показатели:

-стабильность производства;

-качество сварных швов;

-снижение затрат на материалы;

Предлагаемая технология сварки обеспечивает экономическую эффективность при её внедрении в производство.

Экономический эффект составляет 230850 руб./год.