Технология изготовления металлической колонны

В зависимости  от времени существования собственных  напряжений и деформаций различают:

• временные - существующие в конструкции лишь в определенный момент времен;
• остаточные - остаются в изделии после снятия нагрузки.

В зависимости  от размеров области, в пределах которой  имеют место и взаимно уравновешиваются внутренние напряжения, различают:

• напряжение I рода - уравновешиваются в крупных объемах соизмеримых с размерами изделий или отдельных его частей;
• напряжение II рода - уравновешиваются в микрообъеме тела в пределах одного или нескольких зерен;
• напряжения III рода - уравновешиваются в объемах соизмеримых с атомной решеткой и связанны с искажениями атомной решетки.

Напряжения также  можно разделить по напряжению действия: продольные вдоль оси шва, поперечные перпендикулярно оси шва.

По виду напряженного состояния сварочные швы бывают:

• линейные (одноосные);
• плоскостные (двухосные);
• объемные (трехосные).

Меры борьбы со сварочными деформациями и напряжениями.

Весь комплекс борьбы со сварочными напряжениями и  деформациями можно разделить на 2 группы:

• мероприятия, предотвращающие вероятность возникновения деформаций и напряжений или уменьшающих влияние: к таким мероприятиям можно отнести: последовательность сварки, закрепление, предварительный обратный выгиб, подогрев, интенсивное охлаждение свариваемых изделий.
• мероприятия, обеспечивающие последующее исправление деформаций и снятие напряжений: к таким мероприятиям можно отнести: механическая правка, проковка шва, термообработка, также можно предотвратить сварочные деформации за счет правильного выбора сварочных материалов, режимов сварки, минимальное вложение погонной энергии и правильное определение способа сварки.

В некоторых случаях  дефекты приводят к полному разрушению трубы. Высокий уровень остаточных напряжений в сварном соединении увеличивает склонность металла к хрупкому разрушению.

 

3.3.Технический  контроль качества и исправление  брака

В процессе изготовления, монтажа и ремонта трубопроводов  и трубных систем котлов необходимо осуществлять систематический контроль качества сварочных работ и сварных  соединений — предварительный контроль (включая входной контроль), операционный контроль и приемочный контроль сварных  соединений.

Требования к  методам, объемам и объектам предварительного контроля, включающего проверку аттестации персонала, проверку оборудования и  аппаратуры, контроль основных и сварочных материалов, а также требования к операционному контролю сборочно-сварочных работ, изложены в соответствующих разделах РД 153-34.1-003-01.

Результаты по каждому виду предварительного и  операционного контроля должны оформляться  отдельными документами или фиксироваться  в журналах организации, выполняющей  этот контроль.

Приемочный контроль сварных соединений труб котлов и  трубопроводов, на которые распространяются правила Госгортехнадзора России, включает следующие виды:

• визуальный и измерительный контроль;
• стилоскопирование деталей и металла шва;
• измерение твердости металла шва;
• ультразвуковая и радиографическая дефектоскопия;
• механические испытания;
• металлографические исследования;
• контроль прогонкой металлического шара;
• капиллярный или магнитопорошковый контроль;
• гидравлические испытания.

Назначение и  применение методов контроля, их объемов  и сочетания регламентируются РД 153-34.1-003-01 в соответствии с правилами Госгортехнадзора России и СНиП, а также ведомственными нормативными актами, если иное не оговорено чертежами или техническими условиями на изготовление, монтаж и ремонт конкретного изделия.

Дефекты в сварных  швах принято называть отклонение от норм, предусмотренных ГОСТами и техническими условиями на сварные соединения.

Классификация дефектов. Дефектами сварных соединений принято  называть отклонения от норм, предусмотренных ГОСТами, техническими условиями и чертежами проектов. В этих нормах предусматриваются: геометрические размеры сварных швов (высота и ширина), герметичность, прочность, пластичность, химический состав и структурные составляющие металла шва.

Дефекты сварных  швов и соединений весьма разнообразны. Можно выделить следующие основные группы дефектов:

-образующиеся  в результате нарушения технологии  сборки (смещение свариваемых кромок, осей труб, несоответствие зазора  между свариваемыми деталями  и др.);

-имевшиеся в  металле свариваемых деталей  (трещины, расслоения, закаты и  плены), на свариваемых кромках  или вблизи шва; эти дефекты  могут воздействовать на формирование шва;

-вызванные плохой  свариваемостью основного металла  (склонность к образованию холодных и горячих трещин в основном соединении);

-образующиеся  в результате несоответствия  химического состава и технологических свойств присадочных материалов;

-образующиеся  из-за нарушения технологического  процесса сварки или термической  обработки (несоответствие структурных  составляющих, подрезы, поры, не провары,  прожоги, шлаковые включения,  ослабленные швы);

-возникающие  во время сварки или при  охлаждении конструкции из-за  несоответствия зажимных приспособлений, кондукторов и прочей оснастки;

-образующиеся  при эксплуатации конструкций.

По характеру  залегания дефекты в сварных  соединениях можно разделить  на внешние и внутренние.

Внешние дефекты  — это несоответствие геометрических размеров шва (излишнее или недостаточное  усиления, неравномерность ширины шва), неравномерная чешуйчатость, не заваренные кратеры, подрезы, поры, шлаковые включения и трещины, выходящие на поверхность.

Внутренние дефекты  — это не провары между свариваемыми кромками деталей, не провары в корне  шва, пережог металла, внутренние трещины, газовые поры и шлаковые включения, не выходящие на поверхность, структурные составляющие, несоответствие материалов свариваемых изделий.

По величине дефекты  подразделяют на макроскопические, которые  хорошо видны невооруженным глазом или рассматриваются под лупой с увеличением до 10 - 20 раз, и микроскопические, рассматриваемые под микроскопом с увеличением от 50 до 1500 раз.

 

Макроскопические  и микроскопические дефекты и  причины их образования. Неудовлетворительное формирование шва характеризуется крупной чешуйчатостью, неравномерной шириной и высотой шва, наличием наплывов и прожогов, а также не заваренных кратеров.

Подрезы — это  углубления (канавки) в месте перехода основного металла к металлу  сварного, шва. Подрезы — опасные  дефекты, которые могут привести к выходу из строя сварное изделие.

Подрезы устраняются  наплавкой тонких (ниточных) швов электродами  малых диаметров.

Прожоги образуются в результате большой величины сварочного тока, из-за малого притупления кромок свариваемого изделия, большого зазора между свариваемыми кромками, а также  при неравномерной скорости сварки. Прожоги являются недопустимыми  дефектами и подлежат исправлению.

Не провары  — это не сплавление между отдельными валиками, основным и- наплавленным металлом и не заполнение металлом расчетного сечения шва. При V-образной разделке кромок могут быть не провары в  корне стыковых швов, а при Х-образной разделке — в центре шва. Не провары  могут быть также в стыковых и  угловых швах и могут стать  причиной разрушения конструкции в  результате повышенных концентраций напряжений и уменьшения площади поперечного сечения металла шва.

Трещины являются наиболее опасными дефектами. Возникновение  трещин связано с химическим составом основного и наплавленного металла, а также со скоростью охлаждения сварного соединения и с жесткостью свариваемого контура.

Трещины, образовавшиеся в процессе сварки, называются горячими, а после охлаждения металла - холодными.

Трещины снижают  статическую, динамическую и вибрационную прочность конструкции. В результате динамических нагрузок трещины быстро развиваются (увеличиваются в размере) и приводят к разрушению конструкции. На образование трещин влияет температура окружающей среды (чем ниже температура окружающей среды, тем больше вероятность образования трещин). При сварке низкоуглеродистых сталей трещины встречаются редко.

Газовые поры образуются в шве вследствие перенасыщения  расплавленного металла сварочной ванны газами. Поры могут быть внутренними, не выходящими на поверхность сварного шва, и наружными, выходящими на поверхность шва. Они могут быть одиночными, групповыми либо располагаться цепочкой.

Появление пор  в сварном изделии снижает  механические свойства наплавленного металла (ударную вязкость, угол загиба, предел прочности) и нарушает герметичность изделия.

Неметаллические включения представляют собой загрязнение  металла. Это чаще всего шлаки, не успевшие всплыть на поверхность  металла в процессе кристаллизации. Неметаллические включения уменьшают  рабочее сечение шва и приводят к понижению прочности сварного соединения.

Очередность контроля. Чтобы обеспечить высокое качество и надежность сварных соединений, необходимо выполнить предварительный  контроль, пооперационный контроль, контроль готовых сварных соединений.

При предварительном  контроле следует проверить:

-сварочные материалы  (электроды, сварочную, проволоку,  флюсы и газы) и материал для  дефектоскопии;

-сварочное оборудование, сборочно-сварочные приспособления, контрольно-измерительные приборы, инструмент, аппаратуру и приборы для проведения дефектоскопии.

Обязательно должна быть проверена квалификация сварщиков, контролеров и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами контроля сварных швов.

Пооперационный  контроль включает: контроль подготовки деталей под сварку, режимов сварки и правильности наложения швов;

контроль в  процессе сварки за состоянием оборудования, за качеством и соответствием  присадочных материалов и контрольно-измерительных  приборов.

Контроль готовых  сварных соединений выполняют после  выполнения термической обработки (если она предусмотрена требованиями технологического процесса).

Внешним осмотром проверяют заготовку под сварку (наличие закатов, вмятин, ржавчины), правильность сборки, правильное расположение прихваток, разделку под сварку, величина притупления. Внешним осмотром готового сварного изделия можно выявлять наружные дефекты ― не провары, наплывы, прожоги, не заваренные кратеры, подрезы, наружные трещины, поверхностные поры, смещение свариваемых элементов.

Перед осмотром сварной  шов и прилегающую к нему поверхность  основного металла по обе стороны на 15-20 мм от шва очищают от металлических брызг, окалины шлака и других загрязнений. Осматривают невооруженным глазом или лупой 5-10 кратным увеличением. При внешнем осмотре для выявления внешних дефектов швы замеряют различными измерительными инструментами и шаблонами. Замерами устанавливают правильность выполнения сварных швов и их соответствие ГОСТами, чертежам и техническим условиям. У стыковых швов проверяют ширину и высоту усиления, в угловых и тавровых швах ― величину катетов на рис. 3 представлен универсальный шаблон конструкции А. И. Красовского и примеры его использования. Границы выявленных трещин засверлят. При нагреве металла до вишнево-красного цвета трещины обнаруживаются в виде темных зигзагообразных линий.

 

Рис.  угловой  шов

Визуально измерительным  контролем проверяется 100% сварных  швов.

 

 

 

 

 

 

 

 

4.ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

Технико-экономический  анализ покажет насколько эффективно выбранный способ сварки.

Нормирование - это  определение времени на выполнение какого-либо процесса.

Под технологически обоснованной нормой времени понимается, установление для определенных организационно-технических условий время на выполнение заданной работы, исходя из рационального использования средств производства с учетом передового производственного опыта.

Технически обоснованные нормы времени являются основой  правильного решения вопросов разделения и кооперирования труда, организации  и обслуживания рабочих мест, проектирование передовых методов труда, оценки его эффективности и организации систем материального стимулирования. Величина обратная норме времени, называется нормой выработки (количество стыков, метры швов, сваренных деталей узлов в единицу времени)

Технические нормы  времени (нормы выработки) устанавливаются  в соответствии с техническими и эксплуатационными возможностями оборудования, указанными в его паспорте.

В условиях серийного  и массового производства для  ручной сварки норма времени рассчитывается по формуле:

,

где t_o - основное время на сварку, мин/м;

t_в.ш-вспомогательное время связанное со швом, мин/м;

L - длина сварного шва, м;

t_в.из - вспомогательное время связанное с изделием и типом оборудования, мин,

k_o6 - коэффициент, учитывающий время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности, k_o6 =1.12;

t_n.з - подготовительно-заключительное время, связанное с наладкой и переналадкой оборудования, мин;

п - размер изготавливаемой  партии, шт.

Определение основного  время на сварку t_о находим по формуле:

 

,

где F_н – площадь наплавленного металла, см²;

g - плотность наплавленного металла, г/см²;

I_св – Сила сварочного тока, А;

a_н – Коэффициент наплавки, г.А/ч.

 

,   где

S – толщина стенки, 4,5 мм;

a – зазор, 1,5 мм;

в – притупление, 1 мм;

- усиление шва,10 мм;

g – высота усиления, 1,5 мм;

a - угол разделки кромок, 30⁰.

 

 

 

Вспомогательное время связанное со швом t_в.ш (мин/м) проводим таблице.

 

Таблица

Вспомогательное время связанное со швом t_в.ш

Элементы  работы	РД
1) зачистка  перед сваркой свариваемых кромок  от налета и ржавчины	0,2
2) осмотр  и промер шва,	0,3
3) смена  присадочной проволоки	0,4
Итого:	0,9