Разработка технологии сварки обечайки промывной колонны из стали 10Х17Н13М2Т

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕНЗЕНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Сварочное, литейное производство и материаловедение»

 

 

 

 

 

 

Реферат

По дисциплине «ТПСП»

Тема: «Разработка  технологии сварки  обечайки промывной колонны из стали 10Х17Н13М2Т»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил  студент  гр. 08МО1

Дасаев А.К.

Проверил  преподаватель: к.т.н., доцент

Чугунов С.Н.

 

 

 

 

Пенза 2013 

Содержание

Цель задания…………………………………………………………………….3

Назначение………………………………………………………………………3

1 Разработка технологии сборки и сварки изделия……………………4

2 Выбор способа получения заготовок…………………………………6

2.1 Раскрой…………………………………………………………6

2.2 Резка ………………………………………..………………….7

2.3 Вальцовка………………………………………………………9

3 Расчет режимов механизированной сварки в углекислом газе……..11

4 Расчет режимов дуговой сварки……………………...………………14

5 Выбор сварочного оборудования……………………………………..16

Заключение………………………………………………………………………17

Список использованных источников…………….…………………………….18

 

Цель  задания:

 

Провести техническую подготовку для производства обечайки промывной колонны.

 

Назначение:

Стальные сварные сосуды и аппараты, работающие под давлением не более 16 МПа (160 кгс / см ²), вакуумом с остаточным давлением не ниже 665 Па (5 мм рт . ст .) или без давления (под налив) и при температуре стенки не ниже минус 70 °С, предназначенные для применения в технологических установках химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, нефтяной, газовой и других смежных отраслях промышленности .

 

1 Разработка технологии сборки  и сварки изделия

Под технологическим  процессом в машиностроении понимают последовательное изменение формы  или состояния материала в  целях получения изделия определенного  вида или качества. Основная цель проектирования технологического процесса – разработка такого способа изготовления заданного  изделия, который бы являлся наиболее рациональным не только технически, но и экономически при правильном и  полном использовании всех технических  возможностей оборудования и оснастки на наиболее выгодных режимах, при минимальных  затратах времени, рабочей силы, вспомогательных  материалов и т.д.

Разработку  процесса изготовления конструкций  в серийном производстве, в том  числе сварных, выполняют в два  этапа: предварительный и окончательный. [5]

На первом этапе производят расчленение изделий (по их чертежам на сборочные элементы, технологические узлы, под узлы), установление рациональной последовательности рабочих операций, а также выбор  оптимального способа сборки и сварки изделия, выбор прогрессивных способов обработки и установление рациональной последовательности операций изготовления и подготовки деталей, их сборки и  сварки в соответствии с техническими условиями по обеспечению надлежащего  качества изделия, выбор основного  и специального технологического оборудования, оснастки и средств механизации, назначение режимов сварки и обработки, нормирование и определение трудоемкости изготовления изделия.

В результате выявляется принципиальная схема технологического процесса (технологический маршрут), одновременно решаются вопросы, связанные  с выбором оборудования, оснастки и режимов работы. В этом маршруте определяются все основные операции по изготовлению сварного изделия в  принятой последовательности. Применительно  к нашей конструкции принципиальная схема сборочно-сварочного технологического процесса будет выглядеть следующим образом:

 

Операция 010 - осуществляются заготовительная операция, операции формообразования и операции механической обработки:

1. Раскрой металла;
2. Резка по разметке;
3. Зачистка от брызг металла;
4. Контроль размеров;
5. Производится механическая обработка кромок развертки в месте сварки (разделка кромок);
6. Контроль размеров;
7. Вальцовка развертки обечайки корпуса на листогибочной машине;
8. Контроль качества вальцовки, выдержки размеров.

Операция 020 – осуществляется прихватка и сварка стыка обечайки корпуса:

1. Зачистить поверхности под сварку от грязи и ржавчины на ширине не менее 20 мм;
2. Прихватить стык обечайки корпуса минимум в 6 местах, выдерживая размер;
3. Сварить с зачисткой шва после каждого прохода;
4. Зачистить сварной шов с внутренней стороны;
5. Заварить корень шва с внутренней стороны;
6. Зачистить сварной шов и поверхности деталей от брызг металла;
7. Произвести ВИК;
8. Уложить сборку на складское место.

Операция 030 – осуществляется неразрушающий контроль сварного шва.

 

2 Выбор способа получения заготовок

2.1 Раскрой

Исходные данные:

Ширина – 1500 мм;

Внутренний  диаметр – 1400 мм;

Толщина(S) – 12 мм;

σ_пр сталь 10Х17Н13М2Т – 530 МПа.

Для получения  заготовок используются различные  операции: раскрой, резка, гибка, прессование, объемная и листовая штамповка и т.д. [1]

Определяем  длину развертки обечайки по формуле 1:

(1)

где – длина развертки обечайки; – внутренний диаметр обечайки; – толщина металла.

мм

По ГОСТ 19903-74 выбираем лист 2000×000. Производим раскрой листа согласно рисунку 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Схема раскроя обечайки

Определим коэффициент  использования материала:

(2)

где площадь материала изделия;

 площадь материала заготовки.

 

 

_{Ким≥75%, следовательно материал расходуется рационально.}

Оставшийся  после раскроя металл пойдет на изготовление деталей данного цеха или других цехов завода.

2.2 Резка 

Для резки металла в  данном реферате применяется установка автоматизированного плазменного раскроя CyberSTEP - CyberCUT 2060 с источником плазменной резки Kjellberg - HiFocus 440i

Установка автоматизированного  плазменного раскроя CyberCUT 2060 позволяет резать листовой металл размерами до 2000 х 9000 мм.

Конструкция установки представляет собой портал с двусторонним приводом, перемещающийся по продольным рельсовым  направляющим, и суппорта с закрепленным на нем плазмотроном.

На суппорте установлена система  регулировки высоты плазмотрона THC, которая обеспечивает автоматическое поддержание требуемой высоты в  процессе резки, что обеспечивает высокую  точность, воспроизводимость и качество реза. Система THC контролирует процесс резки по напряжению дуги, система THC газопламенного резака (если установлен) имеет емкостный тип управления. Обе системы полностью независимы и обеспечивают комфортную работу оператора установки.

Система подвода коммуникаций (кабели, шланги) выполнена с использованием гибких кабельных каналов.

Источник плазменной резки, а так  же все необходимые системы подачи газа подбираются в соответствии с требованиями заказчика.

Управление установкой осуществляется с помощью системы ЧПУ.

Таблица 1 – Технические характеристики установки автоматизированного плазменного раскроя CyberCUT 2060

 

Ширина обрабатываемого  листа, мм	2000
Длина обрабатываемого листа, мм	9000
Вертикальный ход перемещения  плазмотрона, мм	150
Длина рельсового пути (с  учетом парковочной зоны), мм	9800
Скорость позиционирования, мм/мин	до 30000
Точность воспроизведения  заданного контура, мм	± 0,1
Стабилизация расстояния между плазмотроном и поверхностью заготовки	автоматическая
Система питания	220В, 50 Гц
Потребляемая мощность, кВт	2
Условия эксплуатации	закрытое помещение цеха +5…+40˚С

 

Источник плазменной резки  Kjellberg - HiFocus 440i

Самый мощный в линейке источник плазменной резки металла.

Имеет высокую гибкость применения для плазменной резки металла  толщиной от 0,5 до 120 мм.

Обеспечивает максимальную продуктивность при высокой скорости плазменной резки и минимальных эксплуатационных расходах.

Источник плазменной резки HiFocus 440i использует технологию Contour Cut для резки мелких контуров и малых отверстий в конструкционной стали.

Таблица 2 – Технические характеристики источника плазменной резки Kjellberg - HiFocus 440i

 

Напряжение питания	400 В; 3-фазы; 50Гц
Подключаемая нагрузка	макс. 127 КВт
Плазмообразующий газ Газ для маркировки	Воздух, Кислород, Азот/Водород (forming gas: N2 – 95 %, H2 – 5 %), Аргон/Водород Аргон
Вихревой газ	Воздух, Азот, Кислород
Режим плазменной резки	20 - 440 A, пошагово; 200 V, 440 A / 100 % ПВ
Режим маркировки маркировки	5 - 50 A, пошагово
Диапазон толщины металла: Высоколегированная сталь Углеродистая	1.0 - 120 мм 0.5 - 120 мм
Рекомендуемая толщина металла: Высоколегированная сталь Углеродистая сталь	1.0 - 80 мм 0.5 - 60 мм
Прожиг	до 50 мм
Масса	589 кг
Габаритные размеры (L x W x H)	1030 x 680 x 1450 мм

 

2.3 Вальцовка

Для вальцовки  используем листогибочную машину с  гидравлическим приводом LHF-1260Н.

Схема листогибочной  машины показана на рисунке 3.4, а ее технические характеристики приведены  в таблице 3.2.

 
Рисунок 2 – Схема листогибочной машины с гидравлическим приводом LHF-1260Н:

1 – нижние  валки; 2 – верхний валок; 3 – изгибаемый  лист.

Таблица 3 – Технические характеристики листогибочной машины с гидравлическим приводом LHF-1260Н

Параметры	Значения
Длинна гибки, мм	6100
Наибольшая толщина изгибаемого  листа, мм	80
Диаметр валков, мм	800
Габаритные размеры, мм	7695×2350×2620
Масса, кг	105000
Мощность привода, кВт	255

 

3 Расчет режимов автоматической сварки под флюсом

Сварной шов обечайки варится автоматической сваркой под флюсом, следовательно, к нему можно применить следующую методику расчета [1]:

Исходные данные: основной материал – сталь (10Х17Н13М2Т); толщина свариваемых деталей – S = 12 мм.

Рисунок 3 – Сварной шов при  автоматической сварке под слоем флюса.

1. Выбираем диаметр электродной проволоки:

d_э=3 мм для шва №1 и для d_э=4 мм для шва №2. Выбор такого диаметра проволоки сопряжен с рядом факторов: пониженные токи сварки, минимальное тепловложение, высокое качество шва окупает меньшую производительность по сравнению с проволоками большего диаметра.

2. Для диаметра электродной проволоки 3 мм в расчетах будем использовать сварной ток I_св= 280…300 А.,а для проволоки 4мм будем использовать ток 480 А.
3. Определяем величину напряжения на дуге по эмпирической зависимости:

,

Принимаем напряжение U_св=32 В для 4мм и U_св=28 В для 3мм.

4. Определяем площадь сечения наплавленного металла шва за данный проход исходя из рисунка 3:

,

Так как площадь наплавленного металла меньше рекомендуемой площади (не более 100 мм²), то сварку будем вести в один проход.