Плакирование элементов аппаратов

 

При плакировании заготовок из стали латунью ЛО-62-1 толщина слоя латуни должна быть в готовом изделии не менее 10 мм, поэтому плакирование производится из расчета получения слоя латуни толщиной 20 мм. Для предотвращения окисления латуни применяется флюс следующего состава (%): техническая бура - 50; борная кислота - 25; плавиковый шпат - 25. Бура и борная кислота переплавляются для полного удаления из них влаги, плавиковый шпат прокаливается. Бура и борная кислота в виде стекловидной массы и плавиковый шпат после остывания перемалываются по отдельности и хранятся в стеклянной посуде с притертыми пробками. Флюсы, повторно использованные, дают лучшие результаты, чем вновь приготовленные.

Для увеличения поверхностного сцепления наплавленного и основного металлов на поверхности трубной решетки прота-чиваются кольцевые риски глубиной 1-1,5 мм с шагом 8 мм.

Для плакирования применяется листовая латунь, нарезанная кусками размером не более 100x100 мм и обезжиренная промывкой в ацетоне непосредственно перед плакированием, которое производится в газовой печи. Заготовка устанавливается на опорах в печь, обезжиривается ацетоном и проверяется на горизонтальность поверхности по уровню (рис. 7.3).

 

 

Рис. 7.3. – Установка для плакирования заготовок латунью

После удаления ацетона на всю поверхность решетки равно-мерно насыпают флюс слоем толщиной 6-8 мм. На поверхности флюса укладываются ровными рядами вплотную один к другому куски латуни из расчета толщины наплавляемого слоя 20 мм. Между слоями и на поверхность латуни насыпают флюс слоем 3-4 мм толщиной.

Температура в печи в течение 1 ч медленно поднимается до 400-450° С, затем газовые горелки открываются полностью. Процесс ведется при температуре 950-1050° С до полного расплавления латуни. Температура контролируется термопарой и потенциометром. В момент расплавления последнего куска латуни в печь вводится приспособление для обдува заготовки снизу сжатым воздухом, после чего горелки гасятся. Обдув обеспечивает направленную кристаллизацию жидкой латуни. Плакирование в печи длится 3-4 ч.

Качество плакирования проверяется визуально. Отслаивание выявляется простукиванием со стороны наплавленного слоя молотком. Браковочным признаком является глухой звук. Газовые раковины и другие дефекты после механической обработки не допускаются и устраняются повторной переплавкой латуни.

Принципиальное отличие метода плакирования заготовок в среде аргона состоит в исключении применения флюсов, роль которых выполняет инертная среда (рис. 7.4).

 

 

 

Рис. 7.4. – Схема установки для создания инертной среды при

плакировании заготовок латунью

На стол 1 устанавливают предварительно обезжиренную ацетоном или бензином заготовку 2. На наплавляемую поверхность заготовки ровными слоями укладывают куски латуни 3, после чего заготовки покрывают специальной крышкой 4 с двумя отверстиями 10 мм, необходимое условие при этом - плотное прилегание крышки к заготовке. Через одно из отверстий с помощью резинового шланга 5 через редукционный клапан 6 из баллона 7 в пространство под крышку нагнетается аргон под давлением 0,3-0,4 атм., а через другое - аргоном вытесняется воздух. После полного вытеснения воздуха (о чем судят по угасанию поднесенного ко второму отверстию зажженного запальника) подачу аргона прекращают, а отверстия в крышке заглушают огнеупорной глиной.

В таком виде заготовка подается на нагрев. Положительной стороной этого метода является и то, что он не требует спе-циального нагревательного агрегата. Качество плакирования обеспечивается при нагреве в любой печи, где можно получить температуру до 1000° С. Заготовка устанавливается в строго горизонтальном положении с помощью специального меха-низма, предусмотренного конструкцией печи, или вручную с использованием стальных или асбестовых прокладок. Заготовку нагревают до температуры 950-1000° С с выдержкой не менее 1ч. После этого печь отключают и заготовка, во избежание расплес-кивания расплавленной латуни при транспортировке и для получения равномерного слоя латуни по высоте, охлаждается до 600° С в печи. Дальнейшее ее охлаждение происходит на воздухе.

 

 

Тема 4. СВАРКА КОРПУСОВ

Лекция 8

Сварка корпусов

Сборка под сварку

 

Подготовка кромок. Способы подготовки кромок свари-ваемых деталей должны обеспечивать отсутствие на кромках механических повреждений и зон термического влияния, снижа-ющих регламентированные свойства сварных соединений. Форма подготовки кромок должна соответствовать стандартам и требованиям чертежа.

Кромки подготовленных под сварку элементов аппаратов зачищаются до металлического блеска на ширину не менее 20 мм, а для электрошлаковой сварки - не менее 50 мм без следов ржавчины, масла и прочих загрязнений. Кромки листов из угле-родистой стали очищают химическим способом. Непосред-ственно перед сваркой ржавые кромки смазывают 15%-ным водным раствором соляной кислоты. Раствор практически безопасен для работающих (при попадании на руки не вызывает ожогов). Если толщина слоя ржавчины не более 1 мм, раствор наносят один раз, если больше - 2-3 раза. Для интенсификации процесса перед повторным нанесением раствора желательно смоченную кромку протереть жесткой волосяной щеткой. Изделие с очищенными кромками сушат на воздухе, не промывая водой. Положительные стороны этого метода: раствор реагирует только с ржавчиной и окалиной; не выделяются вредные вещества, что позволяет очищать кромки непосредственно на рабочем месте; конечный продукт реакции (хлорное железо) не влияет на качество сварного соединения.

Для удаления с поверхности черных металлов окалины и ржавчины толщиной до 3 мм используется паста «Целлочель». В состав пасты входят: соляная кислота, уротропин, жидкое стекло, бумажная масса или мелкие древесные опилки и вода. Соляная кислота, легко растворяя ржавчину, не действует на основной металл благодаря присутствию ингибитора – уротропина. Жидкое стекло и наполнитель служат сгустителями пасты и улучшают ее технологические свойства. Пасту приготовляют, смешивая компоненты в кислостойкой посуде при комнатной температуре. Паста годна к использованию через сутки после приготовления (по внешнему виду и вязкости она напоминает консистентную смазку).

На очищаемые поверхности деталей пасту наносят кистью или шпателем, а при больших размерах поверхностей - растворонасосом. Толщина слоя пасты 2-5 мм, время выдержки пасты на детали 15-60 мин. В этом случае гарантируется снятие слоя ржавчины, толщиной до 1 мм. Если слой ржавчины большей толщины, увеличивают время выдержки пасты на детали или наносят пасту повторно. После удаления пасты поверхность обильно промывают водой или насухо протирают ветошью, а затем 10%-ным раствором соли или 10%-ным раствором ортофосфорной кислоты. На очищенной поверхности металла образуется пленка, защищающая металл от окисления на 1-2 суток. Кроме того, пленка улучшает адгезию лакокрасочных покрытий с поверхностью и удлиняет срок их службы.

Пасту можно применять для очистки изделий любого сложного профиля и любых габаритных размеров, а также для очистки сварных швов.

Для защиты поверхности изделий от брызг металла используют жидкий концентрат сульфитно-спиртовой барды (КБЖ ГОСТ 8518 - 57). Концентрат разбавляют в горячей воде (60 - 90⁰ С; отношение 1: 4 по массе или 1: 5 по объему) до однородного раствора и наносят на изделие (кистью, пульверизатором или окунанием) за 1 ч до сварки. Защитные свойства раствора не исчезают со временем, его можно наносить за 20 дней до сварки. При использовании раствора КБЖ брызги не прилипают к металлу и легко удаляются щеткой.

Сборка.

Методы сборки элементов под сварку должны обеспечивать правильное взаимное расположение сопрягаемых элементов и свободный доступ к выполнению сварочных работ в последо-вательности, предусмотренной технологическим процессом. При сборке допускается применение методов подгонки, которые должны исключать появление дополнительных напряжений в металле или повреждений поверхности металла.

Подготовленные к сборке под сварку кромки элементов аппаратов и прилегающие к ним поверхности основного металла, а также величина зазора между кромками должны быть в соответствии с требованиями чертежей, действующих стандартов и нормалей на сварку. Сварщик может приступить к сварке только после установления контролером ОТК правильности сборки и тщательности зачистки всех поверхностей металла, подлежащих сварке.

При приварке к корпусу или днищу аппарата опор, внутрен-них устройств и других деталей расстояние между краем шва приварки детали и краем ближайшего шва должно быть не менее толщины стенки корпуса или днища, но не менее 20 мм. Про-дольные швы смещенных обечаек и швы днищ должны быть смещены один относительно другого на величину трехкратной толщины наиболее толстого элемента, но не менее, чем на 100 мм между осями швов.

В сварных стыках элементов разной толщины предус-матривается плавный переход от одного элемента к другому путем постепенного утонения более толстого элемента в соответствии с ГОСТ 8713-70 и 5264-69, а в случаях, не предусмотренных стандартами, угол скоса разностенных элементов должен быть не более 15° (уклон 1: 4) (рисунок 8.1 а, б). Сварка патрубков разной толщины может выполняться как показано на рисунке 8.1 в,г. Допускается применение стыковых швов без предварительного утонения более толстой стенки, если разность в толщинах соединяемых элементов не превышает 30% толщины более тонкого элемента и во всяком случае не должна быть больше 5 мм.

 

 

l 4() l

а) б)

 

в) г)

Рис. 8.1. – Допустимое смещение кромок

 

Совместный увод f кромок (рис. 8.2) в продольных и кольцевых швах (угловатость) не должен превышать 10% толщины h листа плюс 3 мм и не должен быть более 5 мм. Угловатость продольных швов определяется по шаблону, длина которого по хорде равна 1/3 радиуса обечайки, а угловатость кольцевых швов проверяется линейной длиной не менее 200 мм.

Смещение кромок листов (рисунок 8.2г) в стыковых соеди-нениях, определяющих прочность аппарата, не должно превы-шать 10% номинальной толщины тонкого листа, но не должно быть более 3 мм. Смещение кромок в кольцевых швах при тол-щине листов до 20 мм не должно превышать 10% номинальной толщины тонкого листа плюс 1 мм, а при толщине листов свыше 20 мм - 15% номинальной толщины тонкого листа, но не должно быть более 5 мм. Смещение кромок в соединениях из биметалла не должно превышать 10% номинальной толщины тонкого элемента и не должно быть более 3 мм со стороны основного слоя и 50% толщины облицовочного слоя.

 

 

Рис. 8.2. – Допустимая угловатость кромок

 

При сборке под электрошлаковую сварку продольных стыков (обечаек, трубных решеток, плоских заготовок днищ и т. д.) кромки продольных стыков обечаек диаметром менее 2000 мм должны иметь после круговой гибки прямые участки шириной не менее 200 мм. Совместный увод кромок не должен превы-шать 1,5мм на длине 400 мм (рис. 8.2). Превышение кромок при сборке продольных стыков не должно быть более 2 мм. Отклонения от перпендикулярности реза кромок свариваемого стыка не должны превышать по углу 6-8°, а по линейной величине 4 мм. Ширина зазора начала (нижней части) продольных стыков приведена в таблице 8.1.

 

Таблица 8.1 – Величина зазоров продольных стыков при

электрошлаковой сварке

Марка стали	Толщина листов, мм	При сварке проволокой диаметром, мм
Ст. 3	24 - 60	26+3	20+2
12Х18Н10Т	24 - 50	26+3	24+2

В верхней части продольного стыка при длине его более 2 м зазор увеличивается на 2-3 мм на каждый метр длины стыка.

Зазор, необходимый под сварку при сборке кольцевых стыков, приведен в таблице 8.2.

 

Таблица 8.2 – Величины зазоров при электрошлаковой сварке кольцевых стыков

Марка стали	Толщина листов, мм	Зазор, мм
Ст.3	40-100	26+3
12Х18Н10Т	18+2

 

При сборке днища и корпуса под электрошлаковую сварку, если толщина стенки днища превышает толщину корпуса, кромка днища утоняется механическим способом до величины, равной толщине стенки корпуса на ширине 70-80 мм.

Требования к сварке.

При изготовлении, монтаже, ремонте сосудов должна применяться технология сварки, аттестованная в соответствии с требованиями Правил (ПБ 03-576-03).

Для выполнения сварки должны применяться исправные установки, аппаратура и приспособления, обеспечивающие соблюдение требований НД.

К производству сварочных работ допускаются сварщики, аттестованные в соответствии с Правилами аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства (ПБ 03-273-99), утвержденными постановлением Госгортехнадзора России.

Сварные соединения элементов, работающих под давлением, с толщиной стенки более 6 мм подлежат маркировке (клеймению), позволяющей установить фамилию сварщика, выполнившего сварку.

Сварочные материалы, применяемые для сварки сосудов, должны соответствовать требованиям стандартов и технических условий, что должно подтверждаться документом организации-изготовителя.

Подготовка кромок и поверхностей под сварку должна выполняться механической обработкой либо путем термической резки или строжки (кислородной, воздушно-дуговой, плазменно-дуговой) с последующей механической обработкой.

Кромки деталей, подлежащих сварке, и прилегающие к ним участки должны быть очищены от окалины, краски, масла и других загрязнений.

Требования к контролю сварных соединений.

Организация-изготовитель, монтажная или ремонтная органи-зация обязаны применять такие виды и объемы контроля своей продукции, которые гарантировали бы выявление недопустимых дефектов, ее высокое качество и надежность в эксплуатации.

Контроль качества сварки и сварных соединений включает:

- проверку аттестации персонала;

- проверку сборочно-сварочного, термического и контроль-ного оборудования, аппаратуры, приборов и инструментов;

- контроль качества основных материалов;

- контроль качества сварочных материалов и материалов для дефектоскопии;

- операционный контроль технологии сварки;

- неразрушающий контроль качества сварных соединений;

- разрушающий контроль качества сварных соединений;

- контроль исправления дефектов.

Виды контроля определяются конструкторской организацией и указываются в конструкторской документации сосудов.

Перед визуальным осмотром поверхность сварного шва и прилегающие к нему участки основного металла шириной не менее 20 мм в обе стороны от шва должны быть зачищены от шлака и других загрязнений, при электрошлаковой сварке это расстояние должно быть не менее 100 мм.

Осмотр и измерения сварных соединений должны произ-водиться с наружной и внутренней сторон по всей протя-женности швов. В случае невозможности осмотра и измерения сварного соединения с двух сторон его контроль должен производиться в порядке, предусмотренном автором проекта.

Объем контроля ультразвуковой дефектоскопией или радиографическим методом стыковых, угловых, тавровых и других сварных соединений сосудов и их элементов (днищ, обечаек, штуцеров, люков, фланцев и др.), включая соединения люков и штуцеров с корпусом сосуда, должен соответствовать указанному в таблице 8.3.

 

Таблица 8.3 – Объем контроля сварных соединений сосудов и их элементов

Группа сосудов (см. табл. 1.1.)	Длина контролируемого участка швов от длины каждого шва, %
	не менее 50
	не менее 25

 

Механическим испытаниям должны подвергаться контроль-ные стыковые сварные соединения в целях проверки соот-ветствия их механических свойств требованиям Правил и технических условий на изготовление сосуда.

Обязательные виды механических испытаний:

- на статическое растяжение - для сосудов всех групп;

- на статический изгиб или сплющивание - для сосудов всех групп;

- на ударный изгиб - для сосудов, предназначенных для работы при давлении - более 5 МПа (50 кгс/см²) или температуре выше 450° С, и сосудов, изготовленных из сталей, склонных к подкалке при сварке;

- на ударный изгиб - для сосудов 1, 2, 3-й групп, предназначенных для работы при температуре ниже - 20° С.

Испытания на ударный изгиб сварных соединений произ-водятся для сосудов и их элементов с толщиной стенки 12 мм и более при температуре 20° С.

Из каждого контрольного стыкового сварного соединения должны быть вырезаны два образца для испытания.

В сварных соединениях сосудов и их элементов не допус-каются следующие дефекты:

- трещины всех видов и направлений, расположенные в металле по линии сплавления и в околошовной зоне основного металла, в том числе микротрещины, выявляемые при микро-исследовании контрольного образца;

- непровары (несплавления) в сварных швах, расположенные в корне шва, или по сечению сварного соединения (между отдельными валиками и слоями шва и между основным металлом и металлом шва);

- возможность допущения местных непроваров в сварных соединениях сосудов оговаривается в НД, согласованной в установленном порядке;

- поры, шлаковые и другие включения;

- наплывы (натеки);

- незаваренные кратеры и прожоги;

- свищи;

- смешение кромок свыше норм.

Качество сварных соединений считается неудовлет-ворительным, если в них при любом виде контроля будут обнаружены внутренние или наружные дефекты, выходящие за пределы норм.

Дефекты, обнаруженные в процессе изготовления, должны быть устранены с последующим контролем исправленных участков. Методы и качество исправления дефектов должны обеспечивать необходимую надежность и безопасность работы сосуда.

Требования к сварным швам и их расположению (ПБ 03-576-03).

При сварке обечаек и приварке днищ к обечайкам должны применятся стыковые швы с полным проплавлением.

Допускаются сварные соединения тавровые и угловые с полным проплавлением для приварки плоских днищ, плоских фланцев, штуцеров, люков, рубашек.

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

Сварные швы должны быть доступны для контроля при изготовлении, монтаже и эксплуатации сосудов.

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 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.

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 D - 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.

Требования к контролю сварных соединений.

Контроль качества сварных соединений следует проводить следующими методами:

а) визуальным осмотром и измерением;

б) механическими испытаниями;

в) испытанием на стойкость против межкристаллитной коррозии;

г) металлографическими исследованиями;

д) стилоскопированием;

е) ультразвуковой дефектоскопией;

ж) радиографией;

з) цветной или магнитопорошковой дефектоскопией;

и) другими методами по требованию проекта.

Окончательный контроль качества сварных соединений сосудов, подвергающихся термической обработке, проводится после термической обработки.