Разработка технологии сборки и сварки емкости для хранения нефтепродуктов с внутренним диаметром 2010мм, длиной цилиндрической части 7270мм, толщиной стенки 25мм из стали 10Х2ГНМ

При сварке постоянным током обратной полярности принимаем:Тогда: 11) Определим скорость подачи электродной проволоки:где н – коэффициент наплавки (определяется по графику); γ – плотность металла г/см3;dэ – диаметр электрода, мм;Iсв – сварочный ток, А12) Определим площадь наплавленного металла:Удельный вес металла принимаем: 13) Высота валика:14) Общая высота шва С:15) Коэффициент формы усиления:Для хорошо сформированных швовдолжен находиться в пределах 7÷10.Рисунок 24 – Геометрические размеры валиков (а – для основного слоя, б – для корневого слой)16) Определяем число последующих проходов n = выполняемых на одном режиме с каждой стороны шва.Где - площадь поперечного сечения наплавленного металла за один проход - площадь поперечного сечения сварного шва , который необходимо заполнить металломРисунок 25 – Схема расположения валиковОсновной слой ( 5 шт.), корневой слой (1 шт.)Определим химический состав металла шва.Содержание рассматриваемого элемента в металле шва определяется на основании правила смешения по формуле:где [X]ш – концентрация расматриваемого элемента в металле шва, [X]ом – концентрация рассматриваемого элемента в основном металле, [X]э – концентрация рассматриваемого элемента в электродном металле.γо – доля участия основного металла в формировании шва, определяется по формуле:где Fн – площадь наплавленного металла,Fпр – площадь провараОсновной металла:;C = 0,62 * 0,16 + (1 — 0,62) * 0,1 = 0,14 %Si = 0,62 * 0,7 + (1 — 0,62) * 0,3 = 0,55 %Mn = 0,62 * 1,3 + (1 — 0,62) * 0,6 = 1,3%Cr = 0,62 * 0,8 + (1 — 0,62) * 1,2 = 0,95%Ni = 0,62 * 0,3 + (1 — 0,62) * 0,3 = 0,3 %S = 0,62 * 0,035 + (1 — 0,62) * 0,025 = 0,03%P = 0,62 * 0,03 + (1 — 0,62) * 0,030 = 0,03%Cu= 0,62 * 0,3 + (1 — 0,62) * 0 = 0,02%As= 0,62 * 0,08 + (1 — 0,62) * 0 = 0,05%N= 0,62 * 0, 012 + (1 — 0,62) * 0 = 0,01%Таблица 16. Расчетный химический состав металла шва4.5. Сварка заготовок днища Заготовки днища сваривают автоматической дуговой сваркой под флюсом. Сварочные материалы те же, что и в предыдущем пункте, расчет аналогичен. Сварка производится аналогично сварке продольного стыка обечаек.Рисунок 26 – Схема сварки заготовок днищ4.6. Приварка эллиптического днища к корпусу аппаратаПриварка днищ осуществляется аналогично сварке кольцевых стыков корпуса аппарата. Для сварки этого стыка необходимо применить разделку – по ГОСТ 8713-79 типа С18.4.7. Выбор подготовки кромок под приварку штуцеров и люковДля приварки штуцеров и люков к корпусу аппарата выбираем разделку Т6 по ГОСТ 14771-76 (рис.27).Рисунок 27 Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых деталей4.8. Приварка штуцеров и люков к корпусу аппаратаСварку штуцеров выполняется с помощью сварочного инвертора HGK-300в защитном газе СО2 проволокой Св-08Г2С диаметром 1,6 мм на постоянном токе обратной полярности.Сварка выполняется в следующей последовательности:- предварительная подварка корня шва полуавтоматической сваркой в смеси СО2- полуавтоматическая сварка в смеси СО2 заполняющих швовРежимы сварки следующие:Корневой шов.Сварочный ток Iсв= 190 А;Напряжение горения дуги Uд= 28 В;Скорость подачи электродной проволоки Vп.э= 136 м/ч.Заполняющие швы.Сварочный ток Iсв= 240 А;Напряжение горения дуги Uд= 32 В;Скорость подачи электродной проволоки Vп.э= 166 м/ч.4.9. Сварка опоры и приварка ее к корпусу аппаратаСварку опоры выполняется с помощью автоматическая сварочная головка MZ9-1000 B/C в защитном газе СО2 проволокой Св-08Г2С диаметром 1,6 мм на постоянном токе обратной полярности.Сварка выполняется в следующей последовательности:- предварительная подварка корня шва полуавтоматической сваркой в смеси СО2- полуавтоматическая сварка в смеси СО2 заполняющих швовРежимы сварки следующие:Основной шов.Сварочный ток Iсв= 240 А;Напряжение горения дуги Uд= 32 В;Скорость подачи электродной проволоки Vп.э= 166 м/ч.Рисунок 28 - Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых деталей и сварного шва Т1 по ГОСТ 14771-76Приварка к корпусу осуществляется соединением Н1Рисунок 29 - Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых деталей и сварного шва Н1 по ГОСТ 14771-76После сварки всех швов аппарата необходимо провести термическую обработку, а именно высокий отпуск. 4.10. Выбор режимов отпускаТермическая обработка сварных соединений - это процесс, который используется для улучшения свойств металла сварного соединения. Этот процесс включает в себя нагрев металла до определенной температуры, выдержку при этой температуре и последующее охлаждение.Термическая обработка проводится с помощью специального оборудования, которое генерирует тепло и контролирует температуру. Процесс термической обработки может быть непрерывным или периодическим.Термическая обработка позволяет улучшить следующие свойства металла сварного соединения:1. Прочность: повышение прочности металла путем изменения его кристаллической структуры.2. Пластичность: улучшение способности металла деформироваться без разрушения.3. Твердость: увеличение твердости металла путем изменения его кристаллической структуры.4. Коррозионная стойкость: повышение устойчивости металла к воздействию агрессивных сред.Термическая обработка является одним из наиболее эффективных методов улучшения свойств металла сварного соединения и широко используется в промышленности для обеспечения высокого качества продукции.5. Методы контроля качества сварных соединенийСуществует несколько методов контроля качества сварных соединений, которые используются для проверки их прочности и соответствия стандартам. Вот некоторые из них:1. Визуальный контроль: Это самый простой метод, который включает в себя осмотр сварного шва на наличие дефектов, таких как трещины, поры, подрезы и другие видимые недостатки.2. Ультразвуковой контроль: Этот метод использует ультразвуковые волны для обнаружения внутренних дефектов, которые могут быть невидимы при визуальном контроле. Ультразвуковой контроль позволяет определить размеры и глубину дефектов.3. Рентгеновский контроль: Этот метод использует рентгеновские лучи для получения изображения внутренней структуры сварного соединения. Он позволяет обнаружить дефекты, такие как трещины, поры и включения.4. Магнитный контроль: Этот метод основан на использовании магнитного поля для обнаружения дефектов в сварном соединении. Дефекты вызывают изменение магнитного поля, которое может быть обнаружено специальными приборами.5. Капиллярный контроль: Этот метод используется для обнаружения микротрещин и других поверхностных дефектов. В процессе капиллярного контроля на поверхность сварного соединения наносится специальный краситель, который проникает в трещины и затем проявляется.6. Механические испытания: Этот метод включает в себя проверку прочности и пластичности сварного соединения путем приложения механических нагрузок. Испытания проводятся на образцах, полученных из сварного соединения.7. Термографический контроль: Этот метод использует инфракрасное излучение для обнаружения дефектов в сварном соединении. Дефекты вызывают изменение температуры, которое может быть обнаружено специальными приборами.Выбор метода контроля зависит от типа сварного соединения, материала и условий эксплуатации.5.1. Визуальный контроль и измерение сварных швовОбязательному визуальному контролю и измерению подлежат все сварные швы в соответствии с ГОСТ 3242-79 для выявления дефектов, выходящих на поверхность шва и не допустимых в соответствии с требованиями настоящего стандарта.Предельные отклонения по толщине должны соответствовать ГОСТ 10885–85. Для толщин более 50 мм – не более ± 4 %.Для проведения визуального контроля необходимо иметь хорошее освещение и возможность доступа к сварному шву. Оператор должен быть обучен и иметь опыт в определении дефектов.Визуальный контроль может проводиться как до, так и после сварки. Перед сваркой оператор проверяет качество подготовки поверхности, правильность установки деталей и наличие загрязнений. После сварки оператор осматривает сварной шов на наличие дефектов, таких как трещины, поры, подрезы и другие видимые недостатки.Если дефекты обнаружены, то они должны быть исправлены перед дальнейшей обработкой или использованием изделия. В некоторых случаях, когда дефекты не могут быть исправлены, изделие может быть отбраковано.Важно отметить, что визуальный контроль не всегда может выявить все дефекты, поэтому он часто используется в сочетании с другими методами контроля качества, такими как ультразвуковой контроль или рентгеновский контроль.5.2. Механические испытанияМеханические испытания качества сварных соединений являются важным методом контроля качества в сварочном производстве. Они включают в себя проверку прочности и пластичности сварного соединения путем приложения механических нагрузок.Механические испытания проводятся на образцах, полученных из сварного соединения. Эти образцы могут быть изготовлены различными способами, включая резку, сверление или вырезание. Образцы могут быть испытаны на растяжение, изгиб, ударную вязкость и другие параметры.Цель механических испытаний - определить, насколько хорошо сварное соединение способно выдерживать нагрузки, которые оно может испытывать в реальных условиях эксплуатации. Результаты испытаний позволяют оценить качество сварного соединения и принять решение о его пригодности для использования.Механические испытания могут быть проведены как до, так и после сварки. До сварки они помогают определить оптимальные параметры сварки, такие как сила тока, скорость подачи проволоки и другие. После сварки они позволяют оценить качество выполненной работы и принять решение о возможности дальнейшего использования изделия.Важно отметить, что результаты механических испытаний должны быть правильно интерпретированы и использованы в соответствии с требованиями стандартов и нормативных документов.5.2.1. Проведение испытаний на статическое растяжениеИспытание на статическое растяжение при пониженной, комнатной и повышенной температурах проводится для определения следующих характеристик механических свойств материалов:– предела текучести (физического) sТ, кгс/мм2(Н/м2);– предела текучести (условного) s0,2, кгс/мм2(Н/м2);– временного сопротивления sВ, кгс/мм2(Н/м2);– относительного удлинения после разрыва d, %;– относительного сужения после разрыва y, %.Для испытания на статическое растяжение приняты цилиндрические образцы диаметром 3 мм и более и плоские толщиной 0,5 мм.Испытание на статическое растяжение при комнатной температуре (20°С) производят с соблюдением требований ГОСТ 1497-84.В указанных случаях испытание на статическое растяжение должно быть повторено на том же количестве новых образцов, отобранных от той же партии или контрольного соединения.Рисунок 30 – Образец для испытания на срез при растяжении5.2.2. Проведение испытаний на статический изгибИспытание на статический изгиб проводится для определения способности металла выдерживать заданную пластическую деформацию, характеризуемую углом изгиба, или для оценки предельной пластичности металла при изгибе. Предельная пластичность характеризуется углом изгиба до образования первой трещины.Испытание на статический изгиб проводим до определенного угла.Обязательным условием проведения испытаний на статический изгиб является плавность нарастания нагрузки на образец. Испытания проводят со скоростью деформации не более 15 мм/мин.Рисунок 31 – Схема испытания образца на изгиб5.2.3. Проведение испытаний на ударный изгибИспытание на ударный изгиб призматических образцов с надрезом при пониженной, комнатной и повышенной температурах металлов и сплавов, а также сварных соединений регламентировано ГОСТ 9454-78, ГОСТ 6996-66.Испытание на ударный изгиб при пониженной, комнатной (20±10°С) и повышенной температурах проводят на маятниковых копрах с энергией маятника, достаточной для разрушения образца с надрезом (ГОСТ 10708-82).Температурой испытания на ударный изгиб считается температура образца в момент удара.Если в результате испытания образец не разрушился полностью, то показатель ударной вязкости материала считается неустановленно большим. В протоколе испытания указывается, что образец при максимальной энергии удара маятника имеет ударную вязкость больше конкретной величины (получаемой расчетом применительно к данным условиям испытаний).5.2.4. Определение твердости металла шва сварного соединения.Твердость металла шва сварного соединения определяется как свойство материала сопротивляться внедрению более твёрдого тела - индентора. Метод определения восстановленной твердости. Твердость определяется как отношение величины нагрузки к площади поверхности, площади проекции или объему отпечатка. Различают поверхностную, проекционную и объемную твердость. Твёрдость измеряют в трех диапазонах: макро, микро, нано. Макродиапазон регламентирует величину нагрузки на индентор от 2 Н до 30 кН. Микродиапазон (см. микротвердость) регламентирует величину нагрузки на индентор менее 2 Н и глубину внедрения индентора больше 0,2 мкм. 5.3. Металлографические испытанияМеталлографические испытания шва сварного соединения - это метод исследования структуры металла, который позволяет определить его химический состав, структуру и свойства. Этот метод используется для оценки качества сварного соединения и его соответствия требуемым стандартам.Металлографические исследования проводятся на образцах, которые были получены из сварного соединения. Образец подвергается специальной подготовке, которая включает в себя шлифовку и полировку поверхности. Затем образец помещается в специальный раствор, который позволяет проявить структуру металла.С помощью металлографических исследований можно определить следующие характеристики сварного соединения:1. Химический состав металла: определение содержания основных элементов, таких как углерод, кремний, марганец и другие.2. Структура металла: определение наличия и характера дефектов, таких как трещины, поры, включения и другие.3. Механические свойства: определение прочности, пластичности, твердости и других характеристик металла.4. Коррозионная стойкость: определение способности металла противостоять воздействию агрессивных сред.Металлографические исследования являются важным инструментом контроля качества сварных соединений и позволяют оценить их соответствие требуемым стандартам.5.4. Ультразвуковой контроль сварных соединенийУльтразвуковой контроль сварных соединений - это метод неразрушающего контроля, который используется для обнаружения внутренних дефектов в сварных соединениях. Этот метод основан на использовании ультразвуковых волн для создания изображения внутренней структуры сварного соединения.Ультразвуковой контроль проводится с помощью специального оборудования, которое генерирует ультразвуковые волны и принимает отраженные сигналы. Эти сигналы затем обрабатываются компьютером и преобразуются в изображение, которое показывает внутреннюю структуру сварного соединения.Ультразвуковой контроль позволяет обнаружить дефекты, такие как трещины, поры, включения и другие дефекты, которые могут быть невидимыми при визуальном контроле. Этот метод также позволяет определить размеры и глубину дефектов.Ультразвуковой контроль является одним из наиболее эффективных методов неразрушающего контроля сварных соединений и широко используется в промышленности для обеспечения высокого качества продукции.Используется дефектоскоп УД3-103 Пеленг, технические характеристики которого приведены в таблице 17.Таблица 17 – Технические характеристики дефектоскопа Методы УЗКэхозеркальныйзеркально-теневой (ЗТМ)МетодывихретоковойдиагностикифазовыйМетодывихретоковойдиагностикиамплитудныйдинамическийстатическийКол-во УЗ каналов1Кол-вовихретоковыхканалов1Индикатордефектоскопа УД3-103 ПЕЛЕНГЭЛДДоп. индикаторыинтегрированныйаудиоиндикаторсветодиодсветодиодвихретоковогопреобразователясветодиодвихретоковогопреобразователя0,4;  0,62;  1,25;  1,8;  2,5;  5,0;  10,0Амплитудаэлектроколебаний УЗК, В          высокойамплитуды120          низкойамплитуды4,5Частотазондирующихимпульсов УЗК, Гц25 … 5000Развертки          в режиме УЗКТипА?разверткаТип W-разверткаТип В-развертка          вихретоковаядиагностикабегущаяразверткаРегулировкаусиления (чувствительности) УЗК, дБ0 …80Регулировкаусилениявихретоковогоканала, отн.ед.0 … 63Дискретностьзначенийтолщины, мм0,01Глубина (амплитуда) ВРЧ, дБдо 60Частотавихретоковойдиагностики, кГц10 … 100Амплитудасигналагенераторавихретоковогоканала, В0,8;  1,5;  3,4;  8,3Диапазонзначенийглубиныдефекта в объектахизсталидля ПЭП с углом 00, мм1 … 8850Длительность А-развертки, мксек         мин.6         макс.3048Диапазонзначенийглубинытрещин в вихретоковойдиагностике, мм0,1 … 9,9Диапазонзначенийтолщины (длястали), мм3 … 5000Рабочиетемпературы, °С-20 … +50Массадефектоскопа УД3-103 ПЕЛЕНГ, кг1,2Габаритыдефектоскопа УД3-103 ПЕЛЕНГ, мм140x220x425.5. Радиографический контрольДанный вид контроля широко используется для проверки качества технологических трубопроводов, металлоконструкций, технологического оборудования, композитных материалов в различных отраслях промышленности и строительного комплекса. Радиографический метод контроля сварных соединений осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 7512-86.Радиографический контроль сварных соединений - это метод неразрушающего контроля, который используется для обнаружения внутренних дефектов в сварных соединениях. Этот метод основан на использовании рентгеновских лучей для получения изображения внутренней структуры сварного соединения.Радиографический контроль проводится с помощью специального оборудования, которое генерирует рентгеновские лучи и принимает отраженные сигналы. Эти сигналы затем обрабатываются компьютером и преобразуются в изображение, которое показывает внутреннюю структуру сварного соединения.Радиографический контроль позволяет обнаружить дефекты, такие как трещины, поры, включения и другие дефекты, которые могут быть невидимыми при визуальном контроле. Этот метод также позволяет определить размеры и глубину дефектов.Радиографический контроль является одним из наиболее эффективных методов неразрушающего контроля сварных соединений и широко используется в промышленности для обеспечения высокого качества продукции.5.6. Стилоскопирование сварных соединенийСтилоскопирование сварных соединений - это метод неразрушающего контроля, который используется для определения химического состава металла сварного соединения. Этот метод основан на анализе спектра излучения, возникающего при испарении металла под действием электрического разряда.Стилоскопирование проводится с помощью специального оборудования, которое генерирует электрический разряд и принимает отраженные сигналы. Эти сигналы затем обрабатываются компьютером и преобразуются в спектр излучения, который показывает химический состав металла.Стилоскопирование позволяет определить содержание основных элементов, таких как углерод, кремний, марганец и другие. Этот метод также позволяет определить наличие и характер примесей в металле.Стилоскопирование является одним из наиболее эффективных методов неразрушающего контроля сварных соединений и широко используется в промышленности для обеспечения высокого качества продукции.5.7. Гидравлические испытания на прочность и герметичностьГидравлические испытания на прочность и герметичность сварных соединений - это метод неразрушающего контроля, который используется для определения прочности и герметичности сварных соединений. Этот метод основан на создании давления в системе и наблюдении за поведением сварного соединения под нагрузкой.Гидравлические испытания проводятся с помощью специального оборудования, которое создает давление в системе. Давление создается путем заполнения системы жидкостью и последующего повышения давления до определенного уровня.Во время гидравлических испытаний наблюдаются следующие параметры:1. Прочность сварного соединения: способность сварного соединения выдерживать давление без разрушения.2. Герметичность сварного соединения: способность сварного соединения предотвращать утечку жидкости.3. Характер деформаций: изменение формы и размеров сварного соединения под давлением.Гидравлические испытания являются одним из наиболее эффективных методов неразрушающего контроля сварных соединений и широко используются в промышленности для обеспечения высокого качества продукции.5.8. Сводная таблица способов контроляВ соответствии с ГОСТ 34347-2017 в данной работе назначаются следующие виды контроля: ВИК, металлографический, механические испытания, стилоскопирование, УЗК, радиографический контроль и гидравлические испытания на прочность и герметичность (таблица 17).Таблица 17 – Контроль качества сварных швовОбозначениеВИКМех.испытанияМеталлографияУЗКРадиографическийконтрольЦДСтилоскопированиеГидроиспытания1-2. ГОСТ 8713-79-С18-АФм+++++-++3. ГОСТ 14771- 76 — Т6 — УП — ∟ 22+--+-+++4. ГОСТ 14771-76-Т1- УП-∟10+--+----5. ГОСТ 14771-76-Н1- УП-∟10+--+----6.ГОСТ 23518-79-Т1- УП-∟10+--+----ЗаключениеВ курсовом проекте разработана технология изготовления сепаратора. Данная технология обеспечивает требуемый уровень экономичности при изготовлении заготовок. Выбранные схемы раскроя в процессе заготовительных операций позволяют получить коэффициент отхода на изделие равный 12 % и 8,5 %. Полностью соблюдены нормативные требования, предъявляемые к изготовленным изделиям.Подобраны необходимое оборудование и приспособления. Сборка корпуса аппарата под сварку осуществляется с помощью специальных установок и приспособлений (винтовых стяжек, упоров, полуструбцин и т.д.).Изпользуеться следующее оборудование: аппарат для плазменной резки металлов модель L100-GP, вальцы четырехвалковые гидравлические IRONMAC. Серия 4R HSS, станок «СМФ 920», настраиваемый сварочный роликовый вращатель HGK-300,сварочная колонна Bendmak НСВ - 5х5, сварочная головка MZ9-1000 B/C,дефектоскоп УД3-103 Пеленг.Согласно требований ГОСТ 34347-2017 назначены методы контроля качества сварных соединений. Проведены необходимые механические и гидравлические испытания, позволяющие гарантировать требуемую работоспособность и надежность сварной конструкции.Литература1. Акулов А.И., Гельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением.-М.: Машиностроение, 1977.2. Виноградов В.С. Технологическая подготовка производства сварных конструкций в машиностроении.-М.: Машиностроение, 1981.3. Гитлевич А.Д. и др. Альбом механического оборудования сварочного производства.-М.: Высшая школа, 1974.4. Куркин С.А. Технология изготовления сварных конструкций. Атлас чертежей. М.: Машиностроение, 1962.5. Куркин С.А. и др. Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций. Атлас,-М.: Машиностроение, 1989.6. Отраслевой стандарт ОСТ 26.291-87. Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования. Министерство химического и нефтяного машиностроения,-М.: 1980.7. РТМ 26.28-70 Полуавтоматическая сварка химической и нефтяной аппаратуры из углеродистых и низколегированных сталей в защитной среде углекислого газа.8. Рыжков Н.И. Производство сварных конструкций в тяжелом машиностроении.-М.: Машиностроение, 1983.9. Севбо П.Н. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования.-Киев: Наукова думка, 1978.10. Расчет режимов дуговой сварки: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / Сост. Е. П. Покатаев.- Волгоград: ВолгПИ, 1987.-47с.11. Государственный стандарт ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. Стандартинформ. –М., 2010.12. Государственный стандарт ГОСТ Р 52630. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.. –М., 2017.13. Государственный стандарт ГОСТ 14782-76. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые. Типы. ИПК издательство стандартов. –М., 1988. 14.Нефтегазовая промышленность России[Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.neftegaz-expo.ru/ru/articles/neftegazovaya-promyshlennost-rossii/- свободный 15.Гидрокрекинг – процесс глубокой переработки нефтяных остатков / Р.И. Кузьмина, В.Т. Ливенцев, Т.В. Аниськова, С.Б. Ромаденкина. Учебное пособие для студентов Института химии. – Саратов: Амирит, 2019. – 79 с.[Электронный ресурс] – Режим доступа:https://www.sgu.ru/sites/default/files/education/method/2022/uchebnoe_posobie_gidrokreking.pdf16.Разработка сепаратора для гидроочистки дизельного топлива[Электронный ресурс] – Режим доступа:https://elib.sfu-kras.ru/bitstream/handle/2311/29881/diplom-petrov_0.pdf?sequence=217.Гравитационный сепаратор[Электронный ресурс] – Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU47765U1/ru