Технология сборки и сварки щитов покрытия кровли резервуара 10000 м3.

Содержание

Содержание

Стр

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Описание конструкции

1.2 Расчет на прочность покрытия резервуара

1.3 Конструкционные материалы

1.4 Требования к технологии выполнения сварных соединений

1.5 Выбор способа сварки, сварочных материалов и

источника питания

1.5.1 Способ сварки

1.5.2 Сварочные материалы

1.5.3 Выбор сварочного оборудования

1.5.4 Выбор режимов сварки

1.5.4.1 Режимы для механизированной сварки

в среде активных газов

1.5.5 Мероприятия по уменьшению напряжений

и деформаций при сварке

1.6. Технология сборки и сварки щитов покрытия

1.6.1 Сборка настила покрытия

1.6.2 Сварка настила покрытия

1.6.3 Сборка каркаса щита

1.6.4 Сварка каркаса щита

1.6.5 Сборка каркаса с настилом

1.6.6 Сварка щита покрытия

1.6.7 Операционный контроль

1.6.8 Маркировка

1.7 Расчет расхода сварочных материалов

1.8 Контроль качества сварных соединений

1.8.1 Визуальный и измерительный контроль

1.8.2 Контроль сварных швов на герметичность

1.8.3 Ультразвуковой контроль (УЗК)

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1Выбор технологической оснастки для сборки

покрытия резервуара

2.2 Разработка плана сборочно-сварочного участка

3. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1. Расчет для базовой технологии

3.2 Расчет для проектируемой технологии

4. БЕЗОПАСНОСТЬ РАБОТ ПРИ СБОРКЕ И СВАРКЕ

ПОКРЫТИЯ РЕЗЕРВУАРА ОБЪЕМОМ 10000 М

4.1 Анализ возможных вредных факторов, возникающих в ходе

выполнения сварочных работ и пути их устранения

4.1.1 Воздушная среда и микроклимат в сварочном цеху

при проведении сварочных работ

4.1.2 Возможное поражение лучами электрической дуги глаз и

открытой поверхности кожи при проведении сварочных

работ

4.1.3 Травмы различного рода механического характера

при сборке и транспортировке тяжелых изделий

к сварке и в процессе сварки

4.1.4 Пожарная безопасность и мероприятия по ее обеспечению

4.1.5 Электробезопасность при сборке и сварке

покрытия резервуара

4.1.6. Освещение сборочно-сварочного цеха

4.2 Расчет потребного воздухообмена при

общеобменной вентиляции и расчет общего освещения

4.3 Охрана окружающей среды при проведении

сборки и сварки покрытия резервуара

4.4 Вывод

Заключение

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение к дипломному проекту

Реферат

Объем дипломного проекта: cтраниц - 94 ; рисунков - 7; таблиц - 15;

чертежей и плакатов 10 ф. А1.

Ключевые слова:

ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИСВАРКИ, МЕХАНИЗИРОВАННАЯ СВАРКА ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ АКТИВНЫХ ГАЗОВ, КРОВЛЯ РЕЗЕРВУАРА ОБЪЕМОМ 10000 м3, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА, ПЛАНИРОВКА ЦЕХА

Объект разработки – технология сборки и сварки щитов покрытия кровли резервуара 10000 м3.

Цель разработки: Разработка технологии сборки-сварки элементов покрытия (щитов) резервуара с предварительно собранными листами покрытия, выбор источников питания и сварочного оборудования, определение экономической эффективности выбранной технологии.

Для решения поставленной цели проведен анализ конструкции покрытия резервуара, проведен анализ и выбраны способы сварки, выбрана конструкция и технологическая оснастка для выполнения сварных швов, разработана технологическая документация, проведено нормирование сварочных операций, проведен экономический расчет используемых сварочных технологий, рассмотрены вопросы безопасности сварочных процессов.

Получены следующие результаты: Разработаны конструкция щитов покрытия, разработана технология механизированной сварки плавящимся электродом в среде активных газов. Выбрано сварочное оборудование и спроектирована технологическая оснастка. Проведен сравнительный экономический расчет, показывающий экономичность выбранной проектной технологии по сравнению с базовой с получением годовой экономии 688383 рублей.

Аннотация

Объект разработки – технология сборки и сварки покрытия резервуара объемом 10000 м3

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

Для решения установленной задачи был проведен анализ конструкции покрытия, проведен анализ и выбраны способы сварки, проведен расчет прочности покрытия, выбрана конструкция кондукторов для сварки, проведено нормирование сварочных операций, проведен экономический расчет используемых сварочных технологий, рассмотрены вопросы безопасности сварочных процессов.

Получены следующие результаты: Разработана технология полуавтоматической сварки в среде активных газов для изготовления покрытия резервуара. Выбрана технологическая оснастка и сварочное оборудование. Проведена оценка экономических показателей в ходе, которой выявлено что более выгодным вариантом является применение более совершенного оборудования. Экономический эффект улучшенного варианта составляет 688383 руб/год.

Введение

Практически во всех отраслях народного хозяйства находят широкое применение резервуары различных конструкций. Они отличаются друг от друга размерами, конфигурацией, принципами действия, способом изготовления.

Конструкции могут изготавливаться при помощи различных технологических процессов сварки.

Сварка — технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями изделия при их нагреве (местном или общем), и/или пластическом деформировании.

До массового применения в металлообработке электросварки неразъёмные соединения выполнялись чаще всего клёпаными, а некоторые виды конструкций невозможно было изготовить.

Основные принципы сварки и резки металлов электрической дугой были разработаны в 1882 Н. Н. Бенардосом и в 1890 Н. Г. Славяновым, однако на развитие и усовершенствование процесса ушли многие годы. Как прогрессивный технологический процесс сварка начала применяться в 20е годы прошлого века. В начале 30х годов сварка стала применяться как основной тип соединений вместо клёпки при изготовлении и монтаже строительных металлических конструкций.

Развитие сварочных технологий повлекло за собой разработку и применение в конструкциях легированных сталей повышенной и высокой прочности, а также сварных конструкций из сплавов цветных металлов.

На сегодняшний день соединения, получаемые сваркой, характеризуются высокими механическими свойствами, небольшим расходом металла, низкой трудоемкостью и невысокой себестоимостью. Надежность соединений, выполненных сваркой, позволяет применять ее при сборке самых ответственных конструкций.

Интенсивное развитие нефтяной, газовой и химической промышленности потребовали ввода в действие большого количества новых хранилищ для продуктов их производства.Такими хранилищами являются конструкции типа резервуаров, бункеров, сферических емкостей и т.д. Они занимают значительное место в общем объеме монтажносварочных работ, составляя около 20% от всех металлоконструкций.

Целью настоящего дипломного проекта является разработка технологии сборки-сварки покрытия вертикального цилиндрического резервуара 10000 м3 для хранения нефтепродуктов.

Технологический раздел

Вертикальные цилиндрические резервуары для нефти и нефтепродуктов представляют собой ответственные инженерные конструкции, авария которых может привести к экономическому и экологическому ущербу, несоизмеримому со стоимостью самого сооружения.

Именно поэтому вопрос надежности резервуаров является объектом постоянного внимания органов Ростехнадзора в части промышленной, пожарной и экологической безопасности.

В настоящее время основным нормативным документом, устанавливающим основные технические требования к конструкции, устройству, изготовлению, монтажу, испытаниям вертикальных стальных резервуаров (РВС) для нефти и нефтепродуктов является ПБ 0360503 - «Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов».

Также необходимо произвести выбор и проектирование используемой нестандартной оснастки, оборудования и приспособлений для сборки и сварки резервуара. В ходе разработки технологического процесса сварочных операций должны быть представлены (рассчитаны) режимы обработки, сварки, сборки и контроля. Также необходимо выбрать (с обоснованием) все материалы, применяемые для сварки – сварочную проволоку, защитный газ и прочее.

В данной отрасли промышленности (производство резервуарных МК), преимущественно применяется электродуговая сварка плавящемся электродом. При сооружении резервуаров до настоящего времени применяют ручную дуговую сварку. Но все чаще применяется автоматическая сварка под слоем флюса и полуавтоматическая сварка в среде защитного газа, поскольку не уступает ручной сварке по доступности выполнения работ, обеспечивая в то, же время высокую производительность и качество сварки.

Снижение трудоёмкости сварочных работ является одной из важнейших задач сооружения стальных вертикальных резервуаров большой вместимости. В этих целях применяют сборку покрытия из щитов, которые при монтаже свариваются друг с другом.

Основные преимущества такого производства резервуарных металлоконструкций:

- уменьшение объема сварочных работ на монтажной площадке в среднем на 80%;

- высокое качество сварных швов, обусловленное использованием полуавтоматической сварки на заводе-изготовителе.

1.4 Требования к технологии выполнения сварных соединений.

Согласно ПБ 0360503 способы, режимы и техника сварки должны обеспечивать:

необходимую однородность и сплошность металла сварных швов;

минимальный коэффициент концентрации напряжений;

оптимальную скорость охлаждения выполняемых сварных соединений (зависит от марки стали, СЭКВ, толщины металла, погонной энергии, конструкции сварного соединения, температуры окружающей среды);

минимальную величину сварочных деформаций и перемещений свариваемых элементов;

коэффициент формы каждого наплавленного шва в пределах 1,3...2,0.

Сварка должна выполняться при стабильном режиме. Колебания величины сварочного тока и напряжения в сети, к которой подключается сварочное оборудование, не должно превышать ±5%.

К сварке соединений вертикальных цилиндрических резервуаров допускаются сварщики аттестованные в соответствии с требованиями

ПБ 0327399 «Правил аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства» и имеющие соответствующее удостоверение.

Сварочные материалы, применяемые при строительстве и ремонте стальных вертикальных резервуаров, должны быть аттестованы в соответствии с требованиями РД 0361303 «Порядок применения сварочных материалов при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных производственных объектов».

При сборке и сварке каждого конструктивного элемента резервуара должны быть выполнены мероприятия, направленные на снижение сварочных деформаций и получение требуемой геометрической формы конструкции.

В двухсторонних стыковых соединениях перед выполнением шва с обратной стороны необходимо зачистить корень шва армированным абразивным кругом до чистого бездефектного металла.

1.5. Выбор способа сварки, сварочных материалов и источника питания

1.5.1 Способ сварки.

Учитывая требования, а также из соображений производительности и понижения стоимости наплавленного металла, при сварке покрытия РВС будем применять следующие способы сварки:

ручная дуговая сварка (прихватки).

механизированная сварка в среде СО2 (сварные швы щитов покрытия, исправление дефектов);

Ручная дуговая сварка

При ручной дуговой сварке покрытыми металлическими электродами, сварочная дуга горит с электрода на изделие, оплавляя кромки свариваемого изделия и расплавляя металл электродного стержня и покрытие электрода. Кристаллизация основного металла и металла электродного стержня образует сварной шов.

Для образования и поддержания электрической дуги к электроду и свариваемому изделию от источника питания подводится сварочный ток (переменный или постоянный).

Если положительный полюс источника питания (анод) присоединен к изделию, говорят, что ручная дуговая сварка производится на прямой полярности. Если на изделии отрицательный полюс, то полярность обратная.

Электрод состоит из электродного стержня и электродного покрытия. Электродный стержень – сварочная проволока; электродное покрытие – многокомпонентная смесь металлов и их оксидов. По функциональным признакам компоненты электродного покрытия разделяют:

1) Газообразующие:

- защитный газ;

- ионизирующий газ.

2) Шлакообразующие:

- для физической изоляции расплавленного металла от активных газов атмосферного воздуха;

- раскислители;

- рафинирующие элементы;

- легирующие элементы;

3) Связующие;

4) Пластификаторы.

В результате плавления покрытия электрода вокруг дуги и над сварочной ванной образуется газовая атмосфера, оттесняющая воздух из зоны сварки для предотвращения его взаимодействия с расплавленным металлом. В газовой атмосфере также присутствуют пары легирующих элементов, основного и электродного металлов.

Шлак, покрывая капли расплавленного электродного металла и поверхность сварочной ванны, препятствует их взаимодействию с воздухом, а также способствует очищению расплавленного металла от примесей.

Достоинства способа:

- простота оборудования;

- возможность сварки во всех пространственных положениях;

- возможность сварки в труднодоступных местах;

- быстрый по времени переход от одного вида материала к другому;

- большая номенклатура свариваемых металлов.

Недостатки способа:

- большие материальные и временные затраты на подготовку сварщика;

- качество сварного соединения и его свойства во многом определяются субъективным фактором;

- низкая производительность (пропорциональна сварочному току, увеличение сварочного тока приводит к разрушению электродного покрытия);

- вредные и тяжёлые условия труда.

Ручная дуговая сварка характеризуется относительно высоким уровнем удельного тепловложения, приводящего к повышенным сварочным деформациям, а также низкой производительностью, применение этого способа сварки при изготовлении резервуаров должно быть ограничено.

Основным способом сварки при изготовлении покрытия РВС выбираем механизированную сварку в среде активных газов.

Механизированная сварка в среде активных газов.

При сварке в среде защитных газах для защиты зоны сварочной дуги и расплавленного металла используют специальный газ, подаваемый струей в зону плавления при помощи горелки, или сварку выполняют в камерах, заполненных газом.

Наиболее распространенной является струйная местная защита потоком газа, истекающим из сопла сварочной горелки. Качество струйной защиты зависит от размеров и конструкции сопла, расстояния от среза сопла до поверхности свариваемого материала, и от расхода защитного газа. Применяются различные формы проточной части сопла: коническая, цилиндрическая и профилированная. Для улучшения струйной защиты на входе в сопло в горелке устанавливаются пористые материалы, мелкие сетки и т.п., позволяющие дополнительно выравнивать поток газа на выходе из сопла. Расход газа должен обеспечивать ламинарное истечение струи.

В качестве защитных газов используются инертные газы, не взаимодействующие с металлом при сварке (аргон, гелий, их смеси), и активные газы (СO2, N2 и др.), взаимодействующие с металлом, a также их смеси. Защитный газ определяет физические, металлургические и технологические характеристики способа сварки.

Сварка в среде защитных газов может выполняться неплавящимся (обычно вольфрамовым), или плавящимся электродом. В первом случае используются инертные газы и их смеси. Сварной шов образуется за счет расплавления кромок изделия и, если необходимо, присадочной проволоки, подаваемой в зону дуги.

Во втором случае используют сварочную проволоку, непрерывно подаваемую в зону дуги, которая в процессе сварки расплавляется и участвует в образовании металла шва. Чтобы повысить устойчивость дуги, увеличить глубину проплавления или изменить форму шва или повысить производительность сварки углеродистых и легированных сталей применяются смеси инертных газов c активными газами, например: смесь аргона c 1... 5 % O2, смесь аргона c 10... 25% СO2, смесь аргона с CO2 (до 20 %) и c добавкой ≤5 % O2.

Достоинства способа:

- получение качественного сварного шва;

- отсутствие шлаковой корки, в соответствии с чем не требуется последующая механическая обработка;

- металл шва менее чувствителен к коррозии;

- высокая производительность труда ( в 1,5…2,5 раза выше, чем при ручной электродуговой сварке);

- хорошие условия для визуального наблюдения сварщиком за процессом сварки;

- небольшое коробление детали из-за хорошего охлаждения ее газом;

- возможность применения механизированной сварки в различных пространственных положениях;

- малый угар легирующих элементов при сварке в инертных газах.

Недостатки способа:

В качестве недостатков можно назвать:

- относительно большое разбрызгивание металла;

- необходимость применения защитных мер против световой и тепловой радиации дуги;

- возможность нарушения газовой защиты при сдувании струи.

Заключение

В соответствии с исходными данными - чертежом конструкции, техническими требованиями к сварной конструкции, программой выпуска проведена работа по технологии сборки и сварки покрытия резервуара, 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.

Подобрана оснастка для сборки и сварки щитов покрытия, а также разработан план участка сборки-сварки.

Рассмотрены вопросы, касающиеся безопасности производства покрытия, и предложены меры по устранению опасностей.

Замена оборудования на новое обеспечивает экономическую эффективность.

Экономический эффект составляет 6883830 руб/год.