Сварка баллонов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство образования и науки Мурманской области

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждениеМурманской области

«Мурманский индустриальный колледж»

Специальность:150415 Сварочное производство

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема:Баллоны

Студент: Микитенко Владимир Александрович

Преподаватель

Пашеева Татьяна Юрьевна

г. Мурманск, 2016 г



Введение

Сварка находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергетического оборудования ,различных трубопроводов в машиностроении, в производстве строительных и других конструкций, при сооружении новых конструкций, ремонте различных изделий, машин и механизмов.

Проектирование сварных конструкций имеет свои специфические особенности. По сравнению с клепаными и литыми сварные конструкции обеспечивают существенную (до 25% и более) экономию металла и снижают трудоёмкость изготовления.

Сварным соединением называют участок конструкции, в котором отдельные ее элементы соединены с помощью сварки. Любому сварному соединению должна быть обеспечена достаточная работоспособность при минимальной трудоемкости ее изготовления. Под достаточной работоспособностью сварного соединения подразумевается сохраняемая в течение всего срока эксплуатации необходимая и достаточная прочность, выносливость, устойчивость при заданных видах нагрузки и рабочей среде.

Сварные соединения в процессе эксплуатации должны быть по возможности равнопрочными с основным металлом конструкции при всех видах нагрузок (статических, ударных, вибрационных) и любых температурах. Требуемые механические свойства в сварных соединениях достигаются: соответствующим выбором основного металла и конструктивной формой соединений; применением рациональных методов и режимов сварки; термической и механической обработкой конструкции после сварки.



Глава 1. Общая характеристика сварной конструкции

1.1 Назначение сварной конструкции

Для хранения и транспортировки жидкого топлива и сжиженных газов предназначены специальные резервуары. Резервуар для жидкостей (керосин, бензин) называется ёмкостью для топлива. Резервуар для газа -- газовым баллоном.

1.2 Характеристика условий работы сварной конструкции

Для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением выше атмосферного применяют стальные баллоны различной емкости: от 0,4 до 55 л. Согласно ГОСТ 949-73*, баллоны изготовляют из бесшовных углеродистых или легированных стальных труб с условным давлением до 200 кгс/см2.

Для некоторых сжиженных газов (пропан, бутан, их смесей и др.), а иногда и растворенного ацетилена при рабочем давлении не выше 30 кгс/см2 применяются сварные баллоны.

Кислородные баллоны . Газообразный кислород хранят и транспортируют в стальных баллонах под давлением 150 кгс/см2.



1.3 Определение размеров сварной конструкции и разбивка её конструкции на основные конструктивные элементы

Кислородный баллон:

1- опорный башмак, 2 -корпус, 3 - кольцо, 4 - запорный вентиль, 5 - предохранительный колпак.

Для приближенного определения количества кислорода в баллоне можно пользоваться формулой

Vк=VбPк,

где Vк - количество кислорода в баллоне, л;

Vб - водяная емкость баллона, л;

Рк -давление кислорода в баллоне по манометру, кгс/см2.

Так, в полном кислородном баллоне количество кислорода равно: 40X150=6000 л, или 6 м3 (при атмосферном давлении).



Глава 2. Нагрузки, воспринимаемые сварной конструкцией и её элементами.

2.1 Общая характеристика нагрузок, воспринимаемых сварной конструкцией

Определение механических свойств металлов

Механические свойства металлов при растяжении определяют по ГОСТ 10006 на образцах, вырезанных из цилиндрической части баллонов или лейнеров, прошедших термическую обработку.

Механические свойства сварных соединений определяют по ГОСТ 6996.

Сварные соединения на статический изгиб проверяют по ГОСТ 6996.

Материал баллона/лейнера вместимостью 80 л и более допускается проверять на образцах-свидетелях, отобранных из той же плавки металла, прошедших термическую обработку совместно с этими баллонами/лейнерами.

Испытание сталей на ударный изгиб

Стали на ударный изгиб проверяют по ГОСТ 9454 при температуре минус 50 °С на трех образцах с концентратором вида V. Образцы вырезают из цилиндрической части баллонов или лейнеров в поперечном направлении (см. рисунок Б.4 ГОСТ 30432).

Боковые поверхности образцов, совпадающие с наружной и внутренней поверхностями баллона или лейнера, не должны подвергаться механической обработке и/или правке. Надрез должен быть перпендикулярным к наружной поверхности баллона.

Сварные соединения проверяют по той же методике на образцах, вырезанных перпендикулярно к сварному соединению по ГОСТ 6996.

Материал баллона/лейнера вместимостью 80 л и более допускается проверять на образцах-свидетелях, отобранных из той же плавки метала, прошедших термическую обработку совместно с этими баллонами/лейнерами.

Испытание сталей на стойкость к коррозионному растрескиванию в среде сероводорода

Испытание проводят по методике [4].

Образцы для испытаний должны иметь цилиндрическую форму и диаметр рабочей части 3,81 мм.

В случае, когда толщина стенки баллона или лейнера недостаточна для изготовления образцов указанного размера, допускается использование образцов диаметром рабочей части 2,54 мм.

Количество образцов для испытания должно быть не менее трех.

Заготовки образцов вырезают из цилиндрической части баллона или лейнера. Из сварного соединения заготовки вырезают в направлении, перпендикулярном к сварному шву, так, чтобы рабочая часть образца включала все зоны сварного соединения.

В образцах диаметром 3,81 и 2,54 мм должно быть создано растягивающее напряжение, составляющее 60 и 20% соответственно от минимального предела текучести стали.

Образцы диаметром 3,81 и 2,54 мм должны выдерживаться в среде сероводорода 144 и 720 ч соответственно.

Сталь считают стойкой к коррозионному растрескиванию, если все образцы выдержали испытания без разрушения.

Испытание алюминиевых сплавов на стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением

Испытание проводят по ГОСТ 9.019.

Из цилиндрической части лейнера вырезают шесть кольцевых заготовок для изготовления образцов. Ширина заготовки должна быть равной большему из двух значений: 25 мм или четырем толщинам стенки лейнера. Из кольцевой заготовки вырезают сектор с центральным углом около 60°. Поверхности образцов, совпадающие с внутренней и наружной поверхностями лейнера, должны быть сохранены в исходном состоянии.

Три образца должны быть сжаты так, чтобы внешняя поверхность находилась под растяжением, а три другие - растянуты таким образом, чтобы под растяжением находилась внутренняя поверхность. Деформацию образца рассчитывают по ГОСТ 9.019.

Все образцы должны быть полностью погружены в водный раствор NaCI с рН от 6,4 до 7,2.

Спустя 10 мин образцы вынимают и выдерживают в течение 50 мин на воздухе. Этот цикл должен повторяться в течение 30 сут или до возникновения трещин. Характер коррозионного поражения на всех образцах должен быть одинаков.

Алюминиевый сплав признают допустимым для изготовления лейнеров, если за 30 сут ни один образец не разрушился и не образовались трещины, видимые невооруженным глазом или при не более чем 30-кратном увеличении.

Испытание алюминиевых сплавов на межкристаллитную коррозию

Восприимчивость алюминиевых сплавов к межкристаллитной коррозии оценивают по ГОСТ 9.021.

Заготовки образцов вырезают равномерно по поперечному сечению лейнера из середины цилиндрической части и из днища по середине высоты (включая горловину). Для испытаний изготавливают по четыре образца шириной 20 мм и длиной 30 мм. Поверхности образцов, совпадающие с внутренней и наружной поверхностями лейнеров, должны быть сохранены в исходном состоянии.

Испытания проводят в коррозионном растворе II, температура которого должна быть (30±1) °С. Отношение объема раствора к поверхности образца должно быть не менее 10 смГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия/смГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия.

Оценку проводят металлографическим методом.

Измерение твердости

Твердость металлического баллона или лейнера измеряют на цилиндрической части у зон сопряжения с днищем. Твердость измеряют после окончательной термообработки по методу Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012.

Определение механических свойств металла неметаллического лейнера

Механические свойства материалов неметаллических лейнеров при растяжении определяют по ГОСТ 11262 при температуре минус 50 °С. Образцы для испытания вырезают в продольном направлении из цилиндрической части лейнеров, прошедших все технологические операции.

Определение температуры размягчения материала неметаллического лейнера

Температуру размягчения термопластичных материалов определяют по ГОСТ 21553 на образцах, вырезанных из неметаллических лейнеров, прошедших все технологические операции.

Испытание армирующего материала на растяжение

Испытание проводят по ГОСТ 6943.10, ГОСТ 6611.2 или по методикам, согласованным со специализированной научно-исследовательской организацией.

Испытание баллонов пробным давлением

Гидравлическое испытание баллонов на прочность проводят давлением, превышающим рабочее не менее чем в 1,5 раза, с контролем объемной деформации баллона. Давление должно подниматься со скоростью не более 1,0 МПа/с и удерживаться не менее 1 мин.

Объемная деформация баллонов может быть измерена двумя методами:

1 - погружением баллона в емкость, заполненную водой (водяную рубашку), и определением объема воды, вытесненного из водяной рубашки при расширении баллона под действием пробного давления (полная объемная деформация), и объема воды, который не возвратился в водяную рубашку после снятия давления (остаточная объемная деформация).

2 - определением объема воды, закачанной в баллон для достижения пробного давления (полная объемная деформация), и объема воды, вытесненного из баллона при снижении давления до атмосферного. Остаточную объемную деформацию баллона определяют по разности объемов воды. При измерениях необходимо учитывать сжимаемость воды при температуре окружающей среды.

Испытания баллонов на герметичность

Баллоны должны быть погружены в ванну с водой и нагружены воздухом до давления ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия. Выдержка должна быть не менее 1 мин. При испытании не допускается выделение пузырьков воздуха на поверхности баллона или в местах соединений с запорной арматурой.

При обнаружении течи воздуха в месте соединения баллона с запорной арматурой допускаются перемонтаж арматуры и проведение повторного испытания.

Определение давления разрушения баллонов и лейнеров

Гидравлическое давление внутри баллона или лейнера поднимают до 80% расчетного давления разрушения баллона или лейнера со скоростью не более 1,4 МПа/с.

Дальнейшее увеличение давления должно производиться со скоростью не более 0,35 МПа/с. При достижении расчетного давления разрушения должна быть сделана выдержка не менее 5 с, а затем давление должно подниматься до разрушения баллона или лейнера. Фактическое давление и характер разрушения должны быть зарегистрированы.

Испытание баллонов на циклическую долговечность

Баллон нагружают внутренним гидравлическим давлением от не более 0,1 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия до не менее 1,3 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия при температуре окружающей среды с частотой не более 10 циклов в минуту. Баллон должен выдерживать без разрушения не менее 1000 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия циклов (ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия - расчетный срок службы в годах).

При приемосдаточных испытаниях после достижения 1000 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия циклов баллоны должны быть уничтожены.

При приемочных испытаниях после достижения 1000 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия циклов испытания должны быть прекращены, а баллон подвергнут разрушению по 7.12. Давление должно составлять не менее 85% расчетного давления разрушения

Испытание баллонов на циклическую долговечность при экстремальных температурах

Баллон выдерживают 48 ч при температуре 65 °С и относительной влажности 95%. Затем при этих же условиях баллон нагружают гидравлическим давлением от не более 0,1 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия до не менее 1,3 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия с частотой не более 10 циклов в минуту. Количество циклов - 500 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия.

Затем тот же баллон, охлажденный до температуры минус 45 °С, нагружают гидравлическим давлением от не более 0,1 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия до рабочего давления с частотой не более трех циклов в минуту. Количество циклов - 500 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия.

После этого баллон должен иметь давление не менее 85% от расчетного давления разрушения при испытании по 7.12.

Баллоны типа 4 перед испытанием до разрушения должны быть испытаны на герметичность по 7.11.

Испытание баллонов воздействием пламени

Испытанию подвергают баллоны в сборе с предохранительным устройством, заполненные природным газом или воздухом до давления ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия и 25% ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия.

Источник огня должен иметь длину 1,65 м и ширину, обеспечивающую воздействие пламени на поверхность баллона по всему диаметру.

В качестве источника огня может быть применено любое топливо в количестве, достаточном для достижения необходимой температуры испытаний и длительности горения до срабатывания предохранительного устройства.

Баллон устанавливают горизонтально на расстоянии 100 мм от его нижней части до поверхности горючего.

Баллоны длиной 1,65 м и менее располагают так, чтобы центр баллона находился над центром источника огня.

Баллоны длиной более 1,65 м, имеющие одно предохранительное устройство, располагают над пламенем так, чтобы днище без предохранительного устройства находилось над границей источника огня.

Баллоны длиной более 1,65 м, имеющие два предохранительных устройства, располагают так, чтобы центр источника огня находился на равном расстоянии от предохранительных устройств.

Предохранительные устройства должны быть защищены от прямого воздействия пламени металлическими экранами. Экраны не должны соприкасаться с предохранительными устройствами.

Температуру поверхности баллона контролируют не менее чем тремя термопарами, расположенными вдоль нижней части баллона на расстоянии не более 0,75 м друг от друга. Через 5 мин после воспламенения температура поверхности баллона должна быть не менее 590 °С.

Баллон должен выпустить газ через предохранительное устройство.

После проведения испытаний баллоны должны быть разрушены.

Испытание баллонов на прострел

Испытанию подвергают баллон, нагруженный воздухом или природным газом до рабочего давления. Пуля калибром 7,62 мм, с начальной скоростью 850 м/с должна пробить одну или обе стенки баллона в цилиндрической части.

В баллоны типов 2-4 пуля должна войти под углом около 45°. Размеры отверстий от пуль и их расположение должны быть зафиксированы.

Испытание баллонов на устойчивость к дефектам на оболочке из композиционного материала

На оболочку из композиционного материала наносят две риски в продольном направлении.

Минимальный размер рисок:

- первой - длина 25 мм, глубина 1,25 мм;

- второй - длина 200 мм, глубина 0,75 мм.

Баллон с рисками должен выдержать без разрушения не менее 3000 циклов нагружения давлением при испытании по 7.13.

После проведения испытания баллон должен быть разрушен.

Испытание баллонов на длительное воздействие нагрузок

Баллон нагружают гидравлическим давлением 1,3 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия и выдерживают при температуре 65 °С в течение 1000 ч. Затем баллон подвергают испытанию до разрушения по 7.12.

Испытание баллонов на устойчивость к ударам

Порожний баллон без вентилей сбрасывают на гладкую горизонтальную бетонную поверхность с высоты 1,8 м от нижней точки баллона в следующих положениях:

- горизонтально;

- вертикально на каждое днище;

- под углом 45° на днище с горловиной.

После сбрасывания баллон должен выдержать 3000 циклов давления при испытании по 7.13. После испытаний баллон должен быть разрушен.

Испытание баллона на устойчивость к воздействию кислоты

Поверхность диаметром 150 мм на цилиндрической части баллона подвергают воздействию 30%-ной серной кислоты в течение 100 ч (аккумуляторная кислота удельной плотностью 1,219 г/смГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия). Давление в баллоне при этом должно быть 1,3 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия.

Затем баллон подвергают испытанию до разрушения по 7.12.

Испытание баллона на газопроницаемость

Внутреннюю поверхность баллона типа 4 высушивают, заполняют до давления ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия природным газом и помещают в герметичную камеру с нормальной температурой по ГОСТ 15150. сварка баллон испытание

Газопроницаемость контролируют в течение 500 ч.

Испытание баллонов на циклическую долговечность природным газом

Баллон типа 4 заполняют природным газом давлением от не менее 0,1 ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия до давления ГОСТ Р 51753-2001 Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах. Общие технические условия в течение 1000 циклов. Длительность заполнения баллона в каждом цикле должна быть не более 5 мин. Затем баллон должен выдержать испытание на герметичность по 7.11.

После испытания баллон должен быть разрезан для контроля внутренней поверхности лейнера и поверхности раздела лейнер - закладной элемент на наличие дефектов.

Примечание - При испытании необходимо принять специальные меры безопасности. Баллоны до проверки должны выдерживать испытания по 7.11-7.13, 7.21.

Испытание баллонов на скручивание

Баллон типа 4 должен быть закреплен в цилиндрической части от прокручивания. К каждому закладному элементу, имеющему внутреннюю резьбу, должно быть приложено усилие, в два раза превышающее усилие закручивания вентиля, нормируемое в конструкторской документации. Усилие должно быть приложено вначале в направлении закручивания вентиля, затем в обратном направлении и еще раз в направлении закручивания.

После этого баллон должен выдерживать испытание на герметичность по 7.11.



Список использованных источников и литературы

1. ГОСТ 1050 - 88. Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия.

2. ГОСТ 5264 - 80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

3. ГОСТ 14771 - 76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

4. ГОСТ 16037 - 80. Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы, размеры.

5. ГОСТ Р 52079 - 2003. Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.

6. ГОСТ 6996 - 96. Сварные соединения. Методы определения механических свойств.

7. ГОСТ 2.102-68. ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов.

8. ГОСТ 3.1102-2011. Единая система технологической документации. Стадии разработки и виды документов. Общие положения.

9. ГОСТ 3.1120-83. Единая система технологической документации. Общие правила отражения и оформления требований безопасности труда в технологической документации.

10. ГОСТ 3.1121-84. Единая система технологической документации. Общие требования к комплектности и оформлению комплектов документов на типовые и групповые технологические процессы (операции).

11. ГОСТ 3.1123-84. Единая система технологической документации. Формы и правила оформления технологических документов, применяемых при нормировании расхода материалов.

12. ГОСТ 3.1705-81. Единая система технологической документации. Правила записи операций и переходов. Сварка.

13. Овчинников В.В. Расчет и проектирование сварных конструкций: учеб. для СПО /В. В. Овчинников. - 2-е изд., стер. - М.: Академия, 2012 . - 256 с.

14. Овчинников В.В. Оборудование, техника и технология сварки и резки металлов: учеб. для НПО.- М.: КНОРУС, 2010.- 304с.

15. Организация и планирование производства: учеб. пособие/В.Д. Чичкина. - Самара: Самар.ГТУ, 2012. - 186с.

16. Организация и планирование производства: учеб. пособие/А.Г. Айрапетова, И.А. Веденецкая и др.; под ред. д-ра экон. наук, проф. А.Г. Айрапетовой и д-ра экон. наук, проф. В.В. Корелина. - СПб.:Изд-воСПбГУЭФ, 2012. - 235 с.

17. Герасименко А.И. Справочник электрогазосварщика - Ростов н/Д: Феникс, 2009.- 412с.

Размещено на Allbest.ru