Описание сварной конструкции

Общая часть

 

 

Описание сварной конструкции

 

Сорбционная колонка представляет собой цилиндрическую вертикальную емкость, сверху и снизу ограниченную крышкой. Крышки колонки и сетки съемные. В днище корпуса колонки расположен штуцер выдачи (приема) раствора. В верхней крышке размещены штуцера приема (выдачи) раствора и сдувки. Штуцера приема (выдачи) обеспечивают подачу раствора как сверху вниз, так и снизу вверх колонны.

Ионообменное извлечение металлов из сточных вод позволяет рекуперировать ценные вещества с высокой степенью извлечения. Ионный обмен - это процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу, называются ионитами. Метод ионного обмена основан на применении катионитов и анионитов, сорбирующих из обрабатываемых сточных вод катионы и анионы растворенных солей. В процессе фильтрования обменные катионы и анионы заменяются катионами и анионами, извлекаемыми из сточных вод. Это приводит к истощению обменной способности материалов и необходимости их регенерации

Наибольшее практическое значение для очистки сточных вод приобрели синтетические ионообменные смолы - высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней ионообменными функциональными группами.

Иониты бывают неорганические (минеральные) и органические. Это могут быть природные вещества или вещества, полученные искусственно.

Органические природные иониты - это гумиповые кислоты почв и углей. К органическим искусственным ионитам относятся ионообменные смолы с развитой поверхностью, которые представляют собой высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней активными ионообменными функциональными группами. Пространственная углеводородная сетка (каркас) называется матрицей, а обменивающиеся ионы - противоионами. Каждый противоион соединён с противоположно заряженными ионами, называемыми фиксированными или анкерными. Полимерные углеводородные цепи, являющиеся основой матрицы, связаны (сшиты) между собой поперечными связями, что придаёт прочность каркасу[1]. На рисунке 1 предоставлено фото сорбционной колонны.

 

Рисунок 1 – Сорбционная колонна

 

Анализ технологичности

 

Под технологичностью понимается выбор таких форм, размеров деталей, узлов и материалов, которые обеспечивают хорошие эксплутационные качества изделия при экономичном изготовлении.

Изделие считается экономичным при выполнении таких требований как:

· хорошая свариваемость металла;

· удобность прохода при сборке-сварке;

· удобность контроля мест соединения;

· возможность использования оптимальных режимов;

· возможность снижения веса изделия;

· уменьшение отходов используемых материалов;

· использование взаимозаменяемых узлов и деталей;

· унифицирование толщины материалов и калибров швов;

· не высокая масса наплавленного металла.

Рассматриваемая конструкция в данном проекте удовлетворяет этим требованиям. Сталь 09Г2С хорошо сваривается. Имеется возможность автоматизации процесса сварки конструкции, удобна для сборочно-сварочных работ и контроля.

 

Разработка технических условий на изготовление сварной конструкции

 

Технические условия (Т.У.) на изделие

 

Основным требованием на изделие является обеспечение надёжности работы в условиях эксплуатации.

Сборочные и сварочные операции должны выполняться согласно прилагаемым чертежам к технологическому листу. Виды сварных соединений и допуски точности их сборки должны соответствовать ГОСТ 8713-79. «Сварка под флюсом. Соединения сварные».

 

Технические условия на основной и сварочный материалы

 

Поступающие штампованные детали не должны иметь вмятин расслоений, пор и различных загрязнений. Перед сваркой заготовки должны быть обезжирены.

Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, плен, закатов, раковин, забоин, окалины, ржавчины, масла и других загрязнений. На поверхности проволоки допускаются риски (в том числе затянутые), царапины, местная рябизна и отдельные вмятины. Глубина указанных пороков не должна превышать предельного отклонения по диаметру проволоки.

 

Технические условия на флюс

 

В качестве защитного флюса был выбран АН-348А. Поставляется по ГОСТ 9087-81.

Флюсы должны изготовляться в виде однородных зерен. Содержание инородных частиц (нерастворившихся частиц сырьевых материалов, футеровки, угля, графита, кокса, металлических частиц и др.) должно быть не более: 0,5 % от массы флюса.

Работа с флюсами при их сортировке, упаковке, транспортировании, контроле качества может сопровождаться выделением пыли, содержащей марганцевые, кремнистые, фтористые соединения. Флюсовая пыль относится к химически опасным и вредным производственным факторам. По характеру воздействия на организм человека флюсовая пыль является токсичной, раздражающей и сенсибилизирующей, пути проникновения в организм-через органы дыхания, кожные покровы и слизистые оболочки.

Флюсы принимают партиями. Партия должна состоять из флюса одной марки и оформляться одним документом о качестве, содержащим:

· товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;

· марку флюса;

· номер партии;

· массу партии;

· результаты химического анализа;

· дату изготовления;

· обозначение настоящего стандарта.

Масса партии должна быть не более 80 т.

Отобранную выборку тщательно перемешивают, после чего доводят квартованием до массы не менее 2,5 кг, из которых после перемешивания отбирают 0,5 кг для определения химического состава и влажности. Оставшийся флюс квартуют, получая четыре порции-каждая массой не менее 0,5 кг, их которых две порции отбирают для двух параллельных определений насыпной плотности, третью порцию делят пополам, получая две порции по 250 г для определения гранулометрического состава, и от последней порции после квартования отбирают две навески по 100 г для контроля однородности.

Гранулометрический состав флюсов определяют рассевом навески на приборе марки 029М, изготовленном по нормативно-технической документации, через соответствующие два сита диаметром 200 мм в течение (60±5) с и последующим взвешиванием остатка на крупном сите и просева под мелким ситом с погрешностью не более 0,1 %.

На каждый мешок или контейнер крепят ярлык или наносят маркировку водостойкой краской, на которой указывают:

товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;

· марку флюса;

· массу нетто;

· номер партии;

· обозначение настоящего стандарта;

· манипуляционный знак “Беречь от влаги”.

Флюс должен транспортироваться в крытых транспортных средствах любым видом транспорта в соответствии с правилами перевозки, погрузки и крепления грузов, действующими на соответствующем виде транспорта.

Описание материала

 

Для сорбционной колонны используется сталь 09Г2С, это сталь изготавливается по ГОСТ 5520 –79. В таблице 1 приведен химический состав стали 09Г2С.

 

Таблица 1– Химический состав стали 09Г2С

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	Fe	N
До 0,12	0,5 – 0,8	1,3 – 1,7	до 0,3	до 0,04	до 0,04	до 0,3	до 0,3		До 0,08

 

Сталь обладает достаточно высокими прочностными характеристиками. В таблице 2 приведены механические свойства стали 09Г2С.

 

Таблица 2– Механические свойства стали 09Г2С

	(МПа)		KCU(Дж/см^2)

 

Чаще всего прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы чем при использовании других сталей. Устойчивость свойств в широком температурном диапазоне позволяет применять детали из этой марки в диапазоне температур от -70 до +450 С. Также легкая свариваемость позволяет изготавливать из листового проката этой марки сложные конструкции для химической, нефтяной, строительной, судостроительной и других отраслей. Применяя закалку и отпуск изготавливают качественную трубопроводную арматуру. Высокая механическая устойчивость к низким температурам также позволяет с успехом применять трубы из 09Г2С на севере страны.

Также марка широко используется для сварных конструкций. Сварка может производиться как без подогрева, так и с предварительным подогревом до 100-120 С. Так как углерода в стали мало, то сварка ее довольно проста, причем сталь не закаливается и не перегревается в процессе сварки, благодаря чему не происходит снижение пластических свойств или увеличение ее зернистости. К плюсам применения этой стали можно отнести также, что она не склонна к отпускной хрупкости и ее вязкость не снижается после отпуска. Вышеприведенными свойствами объясняется удобство использования 09Г2С от других сталей с большим содержанием углерода или присадок, которые хуже варятся и меняют свойства после термообработки. Для сварки 09Г2С можно применять любые электроды, предназначенные для низколегированных и малоуглеродистых сталей, например Э42А и Э50А. Если свариваются листы толщиной до 40 мм, то сварка производится без разделки кромок. При использовании многослойной сварки применяют каскадную сварку с током силой 40-50 Ампер на 1 мм электрода, чтобы предотвратить перегрев места сварки. После сварки рекомендуется прогреть изделие до 650 С, далее продержать при этой же температуре 1 час на каждые 25 мм толщины проката, после чего изделие охлаждают на воздухе или в горячей воде – благодаря этому в сваренном изделии повышается твердость шва и устраняются зоны напряженности.

Для сварки под слоем флюса стали 09Г2С при эксплуатации не ниже —40 °С рекомендуется использовать сварочную проволоку Св-08ГА. В качестве флюсов при однодуговой сварке применяют флюс марки АН-348А.

 

 

Техническая часть

Выбор способа сварки

 

Способы, режимы и техника сварки резервуарных конструкций должны обеспечивать:

· требуемый уровень механических свойств сварных соединений, предусмотренный проектом;

· необходимую однородность и сплошность металла сварных соединений;

· оптимальную скорость охлаждения выполняемых сварных соединений, которая зависит от марки стали, углеродного эквивалента, толщины металла, режима сварки (погонной энергии), конструкции сварного соединения, а также температуры окружающей среды;

· минимальный коэффициент концентрации напряжений;

· минимальную величину сварочных деформаций и перемещений свариваемых элементов;

· коэффициент формы каждого наплавленного шва (прохода) в пределах от 1,3 до 2,0 (при сварке со свободным формированием шва).

При сварке резервуарных конструкций в зимнее время необходимо систематически контролировать температуру металла и, если расчетная скорость осаждения металла шва превышает допускаемое значение для данной марки стали, необходимо организовать предварительный, сопутствующий или послесварочный подогрев свариваемых кромок. Рабочие диапазоны скоростей охлаждения сталей, а также минимальные температуры, не требующие подогрева кромок при сварке, которые зависят от углеродного эквивалента, толщины металла, способа сварки и погонной энергии, также должны указываться в технологических проектах. Как правило, при осуществлении подогрева кромок следует нагревать металл на всю толщину в обе стороны от стыка на ширину 100 мм.

При сварке в зимнее время, независимо от температуры воздуха и марки стали, свариваемые кромки необходимо просушивать от влаги.

При использовании способов сварки с открытой дугой в зоне производства сварочных работ следует систематически контролировать скорость ветра. Допускаемая скорость ветра в зоне сварки должна указываться в проекте резервуара в зависимости от применяемых способов сварки и марок сварочных материалов. При превышении допускаемой скорости ветра сварка должна быть прекращена или должны быть устроены соответствующие защитные укрытия.

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

Последовательность выполнения всех сварных соединений резервуара и схема выполнения каждого сварного шва в отдельности должны соблюдаться в соответствии с указаниями в проекте резервуара исходя из условий обеспечения минимальных сварочных деформаций и перемещений элементов конструкций. При выполнении монтажных стыков стенки первыми, как правило, должны выполняться швы изнутри резервуара.

Не допускается выполнение сварочных работ на резервуаре при дожде, снеге, если кромки элементов, подлежащих сварке, не защищены от попадания влаги в зону сварки.

Все сварные соединения на днище и стенке резервуаров при ручной или механизированной сварке должны выполняться, как правило, не менее чем в два слоя. Каждый слой сварных швов должен проходить визуальный контроль, а обнаруженные дефекты должны устраняться.

Удаление дефектных участков сварных швов производится механическим методом (шлифмашинками или пневмозубилом) или воздушно-дуговой строжкой с последующей зашлифовкой поверхности реза.

Заварку дефектных участков сварных швов следует выполнять способами и материалами, предусмотренными технологией. Исправленные участки сварного шва должны быть подвергнуты повторному контролю физическими методами. Если в исправленном участке вновь будут обнаружены дефекты, ремонт сварного шва должен выполняться при обязательном контроле всех технологических операций руководителем сварочных работ.

Информация о выполненных ремонтных работах сварных соединений должна быть занесена в журнал контроля качества монтажно-сварочных работ.

Выполнение троекратного ремонта сварных соединений в одной и той же зоне должно согласовываться с разработчиком технологического проекта.

Удаление технологических приспособлений, закрепленных сваркой к корпусу резервуара, должно производиться, как правило, механическим способом или кислородной резкой с последующей зачисткой мест их приварки заподлицо с основным металлом и контролем качества поверхности в этих зонах. Вырывы основного металла или подрезы в указанных местах недопустимы.

После сварки швы и прилегающие зоны должны быть очищены от шлака и брызг металла

 

Флюс АН-348А

 

Сварочный флюс — порошковый расходный материал, используемый в прочесе газовой сварки, основное предназначение которого — защита сварного шва в процессе сварки от попадания воздуха для получения необходимых свойств сварного шва.

Флюс сварочный АН-348А относится к оксидным высокоактивным флюсам. Основное предназначение данного материала — сварка деталей из низкоуглеродистых нелегированных и низколегированных сталей, низколегированной и нелегированной проволок. Возможная температура эксплуатации конструкции составляет –40 ºС. В процессе сварки с использованием флюса АН-348А сварочная проволока и указанный флюс подаются в зону горения дуги одновременно. Под воздействием тепла происходит плавка свариваемых деталей, проволоки и флюса. Расплавленный флюс позволяет эффективно защитить зону горения дуги от атмосферного воздуха и находящихся в нем газов, способствует стабильному горению дуги и позволяет качественно улучшить получаемый сварной шов. При сварке под флюсом АН-348А в результате получаются качественные швы, которые имеют высокую плотность и не поддаются трещинам. После того, как сварной шов остынет, шлаковая корка без проблем удаляется.

Сварочный флюс АН-348А используется в качестве расходного вещества в процессе автоматической и полуавтоматической дуговой и электрошлаковой сварки.

Внешне сварочный флюс АН-348А имеет вид темно-коричневых зерен со стекловидным строением размером 0,35—0,5 мм как показано на рисунке 3.

 

Рисунок 3– Внешний вид сварочного флюса АН-348А

 

Объемная масса флюса составляет 1,3—1,8 кг/дм3. Если флюс хранился во влажных условиях, перед употреблением его рекомендуется подсушить при температуре 300—400 ºС на протяжении часа.

По химической активности высокомарганцевый высококремниевый оксидный флюс АН 348А причисляется к высокоактивным. Показатель его активности Аф находится на уровне 0,7—0,75. Концентрация фосфора и серы в материале швов, выполненных под этим флюсом, составляет около 0,04 % каждого. Использование флюса АН-348А не рекомендуется при сварке конструкций, предназначенных для использования в условиях Севера и температурах ниже –40 ºС.

Получается сварочный флюс АН-348А путем выплавки в газопламенных печах с последующей грануляцией мокрым способом.

Сварочно-технологические свойства флюса АН-348 А

Предельно допустимый уровень доз радиационного излучения 18 мкр/час, что соответствует нормам ОСП 72/87. Флюс АН 348 А соответствует требованиям ТУ У 05416923.049-99. При влажности, превышающей допустимую, флюс перед употреблением подвергают сушке при температуре 300-400 ºС в течении 1 часа.

В таблице 4 приведены химический состав флюса АН-348А.

 

Таблица 4– химический состав флюса АН-348А

SiO2	MnO	CaO	MgO	Al2O3	Fe2O3	S	P	CaF2
40,0-44,0	31,0-38,0	<12,0	<7,0	<13,0	0,5-2,2	<0,11	<0,12	3,0-6,0

Конструкторская часть

 

 

Для сварки стыковых швов, являющихся продольными швами обечаек, наиболее удобно применение специализированных установок для сварки прямолинейных швов на формирующей подкладке. На таких установках можно производить сварку прямолинейных швов на плоских панелях, открытых коробчатых профилях и на уже сформированных обечайках — особенностью данного оборудования и его отличием от обычных сварочных порталов является консольная конструкция, которая дает возможность снимать обечайку после сварки. В зависимости от внутреннего диаметра свариваемой обечайки она может размещаться как снизу консоли, так и сверху.

Толщина свариваемого материала определяется расстоянием от верхней плоскости формирующей подкладки и нижней плоскости прижима и может быть различной даже на установках одной модели, то есть устанавливается изготовителем по запросу. Максимальный диаметр свариваемой обечайки зависит от возвышения формирующей подкладки над опорными ногами установки (при сварке шва с наружной стороны), а минимальный диаметр — от размера опорной консоли (при сварке шва снаружи) или от суммарной высоты консоли с прижимом, направляющей балки и сварочной каретки с головкой (при сварке шва изнутри).

 

3.2 Установка с роликовым вращателем

Принцип работы: балкон с моторным приводом для передвижения с направляющими для перемещения трактора, несущей конструкции, по которой на специальном рельсе перемещаются балкон роликового стенда, имеющего односторонний привод сдвоенных роликоопор и два не приводных ролика. Для сварки внутренних швов предусмотрена специальная флюсовая подушка. Конструкция балкона решетчатая, подвешена на шарнире к стойке и удерживается винтовой стяжкой. Последняя, позволяет регулировать положение уровня сварочной головки.

Оборудование для сварки

 

Сварочная головка ГДФ-1001 - предназначена для дуговой автоматической сварки плавящимся электродом под слоем флюса поворотных стыков труб из углеродистой и низкоуглеродистой стали.

Сварочная головка ГДФ-1001 имеет устройство, позволяющее отслеживать колебание трубы по диаметру.

Автомат сварочный ГДФ-1001 механизирует подачу электрода в дугу и перемещение дуги по линии сварки.

Автомат сварочный ГДФ-1001 в основном используется с плавящейся электродной проволокой, смотанной в бухту массой 20-60 кг.

Автомат сварочный ГДФ-1001 обеспечивает сварку и наплавку под флюсом.

Автомат сварочный ГДФ-1001 предназначен для двухдуговой сварки сплошной проволокой под слоем флюса низкоуглеродистых и легированных сталей на постоянном токе с независимыми от параметров дуги скоростями сварки и подачи электродной проволоки. Глубокое регулирование скорости подачи электродной проволоки и скорости сварки, получаемое сменными шестернями, обеспечивающими широкий диапазон применения автомата.

Автомат для дуговой сварки ГДФ – 1001 показан на рисунке 8.

Рисунок 8 – Автомат для дуговой сварки ГДФ – 1001

 

В таблице 8 приведены технические характеристики автомата для дуговой сварки ГДФ – 1001.

 

Таблица 8 – Технические характеристики автомата для дуговой сварки ГДФ – 1001

Питание сети	380 В, 50 Гц, 3 фазы
Номинальный сварочный ток, А при ПВ=100%
Диапазон регулирования сварочного тока, А	250…1250
Количество электродов, шт
Диаметр электродной проволоки, мм:
- сплошной	3,0…5,0
Диаметр свариваемых труб, мм	529…1420
Пределы регулирования скорости подачи электродной проволоки, м/ч	32…583
Скорость вертикального перемещения сварочной головки, м/ч	25,8
Поперечное перемещение сварочной головки (от руки), мм	± 75
Угол наклона электрода, град	0…25
Флюсоаппаратура:
-объем, дм^3
-расход воздуха, м^3/ч
-высота всасывания флюса, м
Масса сварочной головки, кг:
Габаритные размеры сварочной головки, мм:	1680х1050х1845

 

 

Заключение

 

 

Основной задачей преддипломной практики была разработка графической части выпускной работы, разработка общей части пояснительной записки, разработка конструкторской части пояснительной записки, разработка специальной части, разработка экономической части, разработка отчета по практике.

 

Общая часть

 

 

Описание сварной конструкции

 

Сорбционная колонка представляет собой цилиндрическую вертикальную емкость, сверху и снизу ограниченную крышкой. Крышки колонки и сетки съемные. В днище корпуса колонки расположен штуцер выдачи (приема) раствора. В верхней крышке размещены штуцера приема (выдачи) раствора и сдувки. Штуцера приема (выдачи) обеспечивают подачу раствора как сверху вниз, так и снизу вверх колонны.

Ионообменное извлечение металлов из сточных вод позволяет рекуперировать ценные вещества с высокой степенью извлечения. Ионный обмен - это процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу, называются ионитами. Метод ионного обмена основан на применении катионитов и анионитов, сорбирующих из обрабатываемых сточных вод катионы и анионы растворенных солей. В процессе фильтрования обменные катионы и анионы заменяются катионами и анионами, извлекаемыми из сточных вод. Это приводит к истощению обменной способности материалов и необходимости их регенерации

Наибольшее практическое значение для очистки сточных вод приобрели синтетические ионообменные смолы - высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней ионообменными функциональными группами.

Иониты бывают неорганические (минеральные) и органические. Это могут быть природные вещества или вещества, полученные искусственно.

Органические природные иониты - это гумиповые кислоты почв и углей. К органическим искусственным ионитам относятся ионообменные смолы с развитой поверхностью, которые представляют собой высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней активными ионообменными функциональными группами. Пространственная углеводородная сетка (каркас) называется матрицей, а обменивающиеся ионы - противоионами. Каждый противоион соединён с противоположно заряженными ионами, называемыми фиксированными или анкерными. Полимерные углеводородные цепи, являющиеся основой матрицы, связаны (сшиты) между собой поперечными связями, что придаёт прочность каркасу[1]. На рисунке 1 предоставлено фото сорбционной колонны.

 

Рисунок 1 – Сорбционная колонна

 

Анализ технологичности

 

Под технологичностью понимается выбор таких форм, размеров деталей, узлов и материалов, которые обеспечивают хорошие эксплутационные качества изделия при экономичном изготовлении.

Изделие считается экономичным при выполнении таких требований как:

· хорошая свариваемость металла;

· удобность прохода при сборке-сварке;

· удобность контроля мест соединения;

· возможность использования оптимальных режимов;

· возможность снижения веса изделия;

· уменьшение отходов используемых материалов;

· использование взаимозаменяемых узлов и деталей;

· унифицирование толщины материалов и калибров швов;

· не высокая масса наплавленного металла.

Рассматриваемая конструкция в данном проекте удовлетворяет этим требованиям. Сталь 09Г2С хорошо сваривается. Имеется возможность автоматизации процесса сварки конструкции, удобна для сборочно-сварочных работ и контроля.