2018-02-14
610
2.1 Изменения технологии изготовления цистерны при
реализации проектного варианта
2.1.1 Модернизация технологии получения карт из листовой стали
для изготовления обечайки и днищ
Таблица 2.1. Проектный вариант технологии изготовления цистерны
| Операция | Оборудование, инструмент | Материалы |
| 1 | 2 | 3 |
| Обезжиривание исходного листового материала | Реагентные ванны | - Едкий натр 5–10; - углекислый натрий 20–40; - тринатрнйфосфат 20–40 |
| Разделка кромок на исходном листовом материале | Станок кромкострогальный 7814 (рис. 1.4) | |
| Сварка карт из исходного листового материала (рисунок 2.1; 2.2) | MZ-ZK: 1 (рис. 2.4) | - Проволока сварочная Св 04Х19Н9 ГОСТ 18143-72, Æ3 мм Флюс сварочный 48ОФ10 |
| Резка заготовок из листа | Портальная установка для плазменной резки Шквал 2П (рисунок 1.6) | - Аргон чистый марки В ГОСТ 10157-62 - Сжатыйвоздух |
| Разделка кромок | Станок кромкострогальный 7814 (рис. 1.7) | |
| Гибка обечайки | Машина листогибочная Sahinler 4R-HS (рис. 1.8) | |
| Штамповка днищ | Пресс гидравлический К04.К3533 (рис. 1.9) | |
| Сборка обечайки | - Специализированный сборочный стенд (рисунок 2.2); - выпрямитель сварочный Неон ВД 315 | Электроды покрытые ЦЛ-11, Æ4 мм |
Таблица 2.1 продолжение
| 1 | 2 | 3 |
| Приварка остающихся подкладок | Выпрямитель сварочный Неон ВД 315 | Электроды покрытые ЦЛ-11, Æ4 мм |
| Сборка обечайки и днищ | - Специализированный сборочный стенд (рис. 2.3) - выпрямитель сварочный Неон ВД 315 | Электроды покрытые ЦЛ-11, Æ4 мм |
| Сварка обечайки и днищ | Специализированная сварочная установка (рис 2.4) | - Проволока сварочная Св 04Х19Н9 ГОСТ 18143-72, Æ3 мм - флюс сварочный 48ОФ10 |
| Сборка и сварка горловины и фланца | - Полуавтомат сварочный ПДГ 315; - стол сварочный | - Проволока сварочная Св 04Х19Н9 ГОСТ 18143-72, Æ2 мм - Аргон чистый марки В ГОСТ 10157-62 - Кислород сорт 1 ГОСТ 5583-78 |
| Сборка и сварка корпуса цистерны с горловиной | - Полуавтомат сварочный ПДГ 315; - балкон для установки и перемещения сварщика | - Проволока сварочная Св 04Х19Н9 ГОСТ 18143-72, Æ2 мм - Аргон чистый марки В ГОСТ 10157-62 - Кислород сорт 1 ГОСТ 5583-78 |
| Приварка сливного патрубка | Выпрямитель сварочный Неон ВД 315 | Электроды покрытые ЦЛ-11, Æ4 мм |
| Вакуумный контроль швов корпуса цистерны | Камера вакуумная | Мыльный раствор |
| Контроль швов горловины и сливного патрубка керосином | Пульверизатор | - Керосин технический ГОСТ 18499-76; - водно-меловой состав |
Для получения карты из стального листа размерами 1500х3000 мм толщиной 12 мм из стали марки 12Х18Н9Т, в проектном варианте предложено применение автоматической сварки под флюсом. Оборудование – сварочный трактор MZ-ZK. Изготовитель: «SHENZHEN RILAND INDUSTRY CO., LTD», Китай.
Сварка под флюсом является одним из основных процессов сварки высоколегированных сталей толщиной 3 – 50 мм при производстве химической и нефтехимической аппаратуры. Основным преимуществом этого способа является стабильность состава и свойств металла по всей длине шва при сварке как с разделкой, так и без разделки кромок. Это обеспечивается возможностью получения шва любой длины без кратеров, равномерностью плавления электродной проволоки и основного металла по длине шва и более надежной защитой зоны сварки от окисления легирующих компонентов кислородом воздуха. Хорошее формирование поверхности швов с мелкой чешуйчатостью и плавным переходом к основному металлу, отсутствие брызг на поверхности изделия заметно повышают коррозионную стойкость сварных соединений. Уменьшается трудоемкость подготовительных работ, так как разделку кромок производят на металле толщиной свыше 12 мм.
Размеры карт для изготовления деталей обечайки и днища:
Рисунок 2.2 – карта для сварки обечайки
Рисунок 2.3 – карта для штамповки днища
Рисунок 2.4 – Основные компоненты сварочного трактора MZ-ZK: 1 блок управления, 2 катушка с проволокой, 3 горизонтальная штанга, 4 рукоятка регулировки поперечного положения сварочной головки, 5 вертикальная колонна, 6 винт M8, 7 ролики поддержки сварочной проволоки, 8 колесо ручной регулировки высоты сварочной головки, 9 двигатель подачи сварочной проволоки, 10 опорный суппорт механизма подачи сварочной проволоки, 11 флюсовый бункер, 12 сетка флюсового бункера, 13 винт M8, 14 рукоятка регулировки положения сварочной головки, 15 рукоятка регулировки подачи флюса, 16 рукоятка регулировки высоты вертикальной колонны, 17 ролики правки сварочной проволоки, 18 шиберная задвижка флюсового бункера, 19 каретка, 20 регулятор усилия прижима сварочной проволоки, 21 рукоятка сцепления, 22 штанга сварочной головки, 23 трубка подачи флюса, 24 токопроводящая пластина, 25 головка подачи флюса, 26 механизм подачи сварочной проволоки, 27 индикатор направления, 28 сопло подачи флюса, 29 колесо каретки, 30 рукоятка регулировки положения горизонтальной штанги, 31 каркас для катушки с проволокой, 32 рым – болт.
Таблица 2.2 Технические характеристики сварочного трактора MZ-ZK
Рисунок 2.2 – Стенд для сборки обечайки: 1 – портал, 2 – роликовый стенд, 3 – струбцина, 4 – передвижные каретки, 5 – цепная винтовая стяжка.
Рисунок 2.3 – Сборочный стенд для сборки днищ с обечайкой: 1 – вакуумный захват, 2 – консольно-поворотный кран, 3 – рама, 4 – роликовый стенд, 5 - электроталь, 6 – блок пневмоцилиндров.
Рисунок 2.4 – Установка сварочная: 1 – колонна поворотная ПК 4, 2 – сварочный автомат А 184, 3 – роликовый стенд, 4 – рама.
2.1.2 Расчет режимов сварки [4], конструкция сварных швов:
2.1.2.1 Расчет режимов и параметров стыковых швов обечайки и днищ
Сварка автоматическая под флюсом
Таблица 2.3 Параметры швов емкости цистерны (обечайки и днищ)
| Условное обозначение по ГОСТ 8713-79 | Конструктивные элементы | Способ сварки | S=S1 | b | δ не менее | е | g | |
| подготовленных кромок | шва сварного соединения | |||||||
| С 19 | 
| 
| Автоматическая под флюсом | 12 | 1,5±1,0 | 4 | 23±3 | 1,5±1 |
Сварочный ток, А:
(2.1)
где dэ – диаметр электрода
iсв – плотность тока в сварочной проволоке
При сварке под флюсом высоколегированных коррозионностойких сталей, рекомендуется использовать значения плотности тока в электродной проволоке iсв =30 - 50 А/мм2
Зависимость напряжения дуги от силы сварочного тока (флюс 48-ОФ-10) принимаем согласно [1]:
Напряжение на дуге 35 В
Скорость подачи проволоки, м/час:
(2.2)
где dпр – диаметр проволоки, мм;
ρ – плотность металла электродной проволоки, г/см3(для стали ρ =7,8 г/см3).
Коэффициент расплавления проволоки сплошного сечения при сварке под флюсом для постоянного тока обратной полярности:
αР= 10 - 12 г/А·ч
Требуемое число проходов:
| (2.3) |
где F1 = (6 – 8)dэ = 7∙3 = 21 мм2 – площадь наплавленного металла корневого прохода [5]
FП.П = (8 – 12)dэ = 10∙3 = 30 мм2 – площадь наплавленного металла последующих проходов
Fоб = F1 + FП.П =21 + 30 = 51 мм2 – общая площадь наплавленного металла
Скорость сварки, м/час:
(2.4)
где αн - коэффициент наплавки, г/А∙час
Fв - площадь поперечного сечения валика, см2, определяем средствами программы «Компас»
Принимаем:
Для корневого прохода
Fв = 0,43 см2
Для второго прохода
Fв = 0,71 см2
Площадь наплавленного металла (определяем средствами программы «Компас»:
Fн = 0,74 см2
Длина сварного шва:
(2.5)
Объем наплавленного металла:
Vн = Fнlш = 0,74∙1 525,22 = 1 143,22 см3 (2.6)
Масса наплавленного металла:
Gн = Vнρ = 1 143,22∙7,8 = 8 917 г (2.7)
Расход сварочной проволоки:
Gпр = Gн(1+ψ) = 8 917∙(1+0,25) = 11 143 г (2.8)
где ψ = 0,20 – 0,30 – коэффициент потерь на угар и разбрызгивание [4]
Расход флюса:
(2.9)
Время горения дуги:
(2.10)
Полное время сварки:
(2.11)
где kп = 0,6 – 0,7 - коэффициент использования сварочного поста
Расход электроэнергии, кВт∙час:
(2.12)
где η = 0,6 – 0,7 - КПД источника питания при постоянном токе
Wо = 2,0 – 3,0 кВт - мощность источника питания, работающего на холостом ходу при постоянном токе
2.1.2.2 Расчет режимов и параметров швов горловины и фланца
Сварка полуавтоматическая в смеси газов аргона + 5% кислорода
Таблица 2.4 Сварные швы горловины и фланца
| Условное обозначение по ГОСТ 14771-76 | Конструктивные элементы | Способ сварки | S | b | с | е | α, град ±2° | |
| подготовленных кромок | шва сварного соединения | |||||||
| Т 6 | 
| 
| Полуавтоматическая в смеси газов Ar+5% O2 | 12 | 0±2 | 2+1-2 | 16±3 | 45 |
Диаметр электродной проволоки [19]: dэ = 2 мм, число проходов n = 2.
Сила сварочного тока [19]:
Напряжение на дуге [19]: Uд = 32 В
Скорость сварки:
Расход защитного газа Qг = 18 – 20 л/мин
Расход сварочной проволоки
Gпр = Gн(1+ψ) = 3 834∙(1+0,25) = 479 г
Время горения дуги
Полное время сварки
Расход электроэнергии, кВт∙час
2.1.2.3 Расчет режимов и параметров швов сливного пат рубка
Сварка ручная дуговая
Таблица 2.5 Сварной шов патрубка
| Условное обозначение по ГОСТ 14534-75 | Конструктивные элементы | Способ сварки | S | e | α | b | g | |
| подготовленных кромок | шва сварного соединения | |||||||
| Т 3 | 
| 
| Ручная дуговая | 12 | 14+6 | 45° | 2+1-2 | 4±3 |
Диаметр электрода при сварке коррозионностойкой аустенитной стали в полупотолочном положении принимаем dэ = 3 мм
Сила сварочного тока Iсв = 30 – 40 dэ = 35∙3 = 105 А
Напряжение холостого хода источника питания при сварке на постоянном токе обратной полярности: UХХ = 90 В
Напряжение на дуге: Uд = 24 В
Расход электродов
GЭ = GнКЭ= 42,5∙1,8 = 76,5 г
где КЭ – коэффициент расхода электродов [7]
Время горения дуги
Полное время сварки
Расход электроэнергии, кВт∙час
2.1.2.4 Расчет режимов и параметров швов остающихся подкладок
Сварка ручная дуговая
Таблица 2.6 Сварные швы подкладок
| Условное обозначение по ГОСТ 5264-80 | Конструктивные элементы | Способ сварки | S | В | в | |
| подготовленных кромок | шва сварного соединения | |||||
| Т 3 | 
| 
| Ручная дуговая | 4 | 20 | 0±2 |
Диаметр электрода при сварке коррозионностойкой аустенитной стали в горизонтальном положении и кольцевых швов в вертикальном положении стыка принимаем dэ = 3 мм
Сила сварочного тока Iсв = 30 – 40 dэ = 35*3 = 105 А
Напряжение холостого хода источника питания при сварке на постоянном токе обратной полярности: UХХ = 90 В
Напряжение на дуге: Uд = 24 В
Расход электродов
GЭ = GнКЭ= 1 052∙1,8 = 1 894 г
где КЭ – коэффициент расхода электродов [7]
Время горения дуги
Полное время сварки
Расход электроэнергии, кВт∙час
