МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Качканарское профессиональное училище

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Тема: Сварка решетчатых, балочных и трубных конструкции

ДР 2.4 06 5794 ПЗ

Пояснительная записка

Группа 82

Разработал Кадолов А.В.

Руководитель Тухватулин Р.Ф.

Нормоконтроль Токарева Г.Е.

Зам. директора по УПР Вязовецкая С.В.

Дата защиты______________ Оценка______________

2006

Содержание

• Введение
• 1. Основная часть
• 1.1 Сварка решётчатых конструкций
• 1.2 Сварка балочных конструкций
• 1.3 Сварка трубных конструкций
• 2. Организационная часть
• Охрана труда и техника безопасности
• Электробезопасность на производстве
• 3. Экологическая часть
• Использование и переработка крупнотоннажных промышленных отходов
• 3.1 Применение крупнотоннажных промышленных отходов для рекультивации земель
• 3.2 Применение отходов в производстве строительных материалов
• 3.3 Применение крупнотоннажных промышленных отходов в сельском хозяйстве
• Заключение
• Литература
• Введение
• При электрической дуговой сварке энергия, необходимая для образования и поддержания дуги, поступает от источников питания постоянного или переменного тока.
• В процессе электрической дуговой сварки основная часть теплоты, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счёт дугового разряда, возникающего между свариваемым металлом и электродом. При сварке плавящимся электродом под воздействием теплоты дуги кромки свариваемых металлов (деталей) и торец плавящегося электрода расплавляются, и образуется сварочная ванна. При затвердевании расплавленного металла образуется сварной шов. В этом случае сварной шов получается за счёт основного металла и металла электрода.
• При сварке неплавящимся электродом сварной шов получается за счёт расплавления основного металла и металла присадочного прутка. При горении дуги и плавлении свариваемого и электродного металлов необходима защита сварочной ванны от воздействия атмосферных газов - кислорода, азота и водорода, так как они могут проникать в жидкий металл и ухудшать качество металла шва.
• По способу защиты сварочной ванны, самой дуги и конца нагреваемого электрода от воздействия атмосферных газов дуговая сварка разделяется на следующие виды: сварка покрытыми электродами, сварка в защитном газе и сварка под флюсом.
• Сварка покрытыми электродами улучшает качество металла шва. Защита металла шва от воздействия атмосферных газов осуществляется за счёт шлама и газов, образующихся при плавлении обмазки. При сварке под флюсом сварочная проволока и флюс одновременно попадают в зону горения дуги, под воздействием теплоты которой, плавятся кромки основного металла, электродная проволока и часть флюса. Сварку в среде защитных газов выполняют как плавящимся электродом, так и неплавящимся, с подачей в зону горения дуги, присадочного металла для формирования сварного шва. При электрошлаковой сварке тепло, идущее на расплавление металла изделия и электрода, выделяется под воздействием электрического тока, проходящего через шлак.
• Электронно-лучевая сварка производится в специальной камере в глубоком вакууме (до 13^.10^-5МПа). Энергия, необходимая для нагрева и плавления металла, получается в результате интенсивной бомбардировки места сварки, быстро движущимися в вакуумном пространстве электронами.
• Лазерная сварка - это сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия излучения лазера. Термин «лазер» получил своё название по первым буквам английской фразы, которая в переводе означает: усиление света посредством стимулированного излучения. С помощью СО₂-лазера производиться резка как металлических, так и неметаллических материалов: слоистых пластиков, стеклотекстолита, гетинакса и др. лазерная сварка и резка обеспечивают высокие показатели качества и производительности.

Стержни решётки, например, из уголков собирают с другими элементами обваркой по контуру, иногда фланговыми или лобовыми швами. При сварке только фланговыми швами требуемые площади швов распределяются по обушку и перу уголка обратно пропорционально их расстояниям до оси стержня. Не рекомендуется применять прерывистые швы, а также швы с катетом менее 3 мм и длиной менее 60 мм.

Рисунок 1.1.2. Последовательность выполнения швов 1- стыковые, 2 - угловые

Концы фланговых швов выводят на торцы привариваемого элемента на длину 20 мм, что гарантирует прочность сварных соединений.

В первую очередь следует выполнять стыковочные швы, а затем уже угловые.

Рисунок 1.1.3. Узлы стропильной формы

Так как усадка металла максимальна в стыковых соединениях и минимальна в угловых, но при указанном порядке наложения швов в сварном узле будет менее напряжённый металл. Близко расположенные друг к другу швы не следует выполнять сразу; надо охладить этот участок основного металла, на котором будет выполняться второй, близко расположенный шов. Это необходимо предусматривать для того, чтобы уменьшать перегрев металла и величину зоны пластических деформаций от сварки: в результате этого работоспособность сварного узла возрастает. Собирают и сваривают фермы по разметке, по контуру и в кондукторах, на стендах и стеллажах, обеспечивающих точность геометрических размеров и пересечения осей соединяемых элементов в одной точке - центре тяжести сечения данного узла. Узлы фермы сваривают последовательно от середины к опорам, находящимся в более податливом состоянии, чем середина фермы, в этом случае напряжения металла в узлах фермы будут минимальными. При наличии швов различного сечения в начале накладывают швы с большим сечением, а затем с меньшим. В решётчатых конструкциях каждый элемент прихватывается с двух сторон швами длиной не менее 30-40- мм с катетом шва не менее 5 мм (не более 2/3 будущего шва) в местах расположения сварных швов. Сборочные прихватки выполняются сварочными материалами тех же марок, какие используются при сварке конструкций.

1.2 Сварка балочных конструкций

Балки широко применяют в конструкциях гражданских и промышленных зданий, в мостах, эстакадах, гидротехнических и других сооружениях. Балки со сплошными стенками изготавливают из листового металла. Применяют в основном балки двутаврового сечения, реже коробчатого. В условиях единичного производства балки собирают по разметке и сваривают вручную покрытыми электродами или полуавтоматами. В условиях единичного производства балки собирают по разметке и сваривают вручную покрытыми электродами или полуавтоматами. При массовом производстве сборку производят в кондукторах, а сварку ведут автоматами под флюсом или для швов с катетом 3-6 мм в защитном газе.

Ручную или полуавтоматическую дуговую сварку применяют в балках при установке жёсткости. Неудобства при выполнении этой операции не позволяют применить автоматическую сварку.

Рисунок 1.2.1. Порядок сварки монтажных стыков прокатных балок, 1 - 3 последовательность выполнения сварки

Удлинение балок соединением в стыке коротких секций производится вручную дуговой сваркой покрытыми электродами. В массовом производстве на этой операции применяют автоматическую дуговую сварку. При монтаже балок в первую очередь сваривают стыковые, а затем угловые швы.

Сначала стыковые швы выполняют на толстом металле, а затем на тонком. Обычно полки двутавровых балок толще стенки, поэтому для обеспечения минимальных напряжений в металле стыка следует сначала накладывать стыковые швы в стенке. Сварные балки на монтаже соединяются совмещённым или смещённым стыком.

Рисунок 1.2.2. Порядок сварки монтажных стыков прокатных балок, 1 - 4 последовательность выполнения сварки

Последовательность сварки в этих случаях аналогична последовательности сварки встык прокатных балок: в первую очередь выполняют стыковой шов полки с увеличенной толщиной (если двутавр с различными толщинами полок), затем накладывается второй стыковой шов полки, третьим швом сваривается стык стенки (самый тонкий в двутавре) и четвёртым - угловые поясные швы. Продольные швы обычно не доводят до концов балки на величину, равную одной ширине полки (из низкоуглеродистой стали) или двум (из легированной стали). В этих случаях деформации и напряжения в стыковых соединениях балки будут минимальными. Угловые швы в монтажном стыке выполняются в последнюю очередь. При этом желательно, чтобы угловые швы накладывались одновременно двумя сварщиками от концов к середине шва.

Рёбра жесткости можно приваривать как к стенке, так и к полке балки в любой последовательности после предварительной их прихватки. Прихватки размещаются в местах расположения сварных швов. Высота прихваток должна быть не более 2/3 высоты шва, чтобы при следующей сварке они были швом, и не менее 3-6 мм для прихватываемых ребер жёсткости толщиной 6 мм и более. Длина каждой прихватки должна быть равна 4-5 толщинам прихватываемых элементов, но не менее 3 мм и не более 100 мм, а расстояние между прихватками в 30-40 раз больше толщины свариваемого металла, но не более 500 мм.

1.3 Сварка трубных конструкций

Трубы изготавливают сварными и цельнотянутыми. Сварные трубы изготавливают различных диаметров и толщиной стенки с помощью контактной индукционно-прессовой и дуговой сварки, как на переменном, так и на постоянном токе.

Трубопроводы, свариваемые встык из труб, используют для подачи жидкостей и газа. Они работают при различных давлениях и температурах нагрева. Если рабочее давление в трубопроводах меньше 0,07 МПа, то на них не распространяются правила Госгортехнадзора. Стыки трубопроводов на давление свыше 0,07 МПа выполняются только аттестованными для этой работы сварщиками.

Основные типы и конструктивные элементы швов сварных соединений установлены ГОСТ 16077-80 для стальных трубопроводов и ГОСТ16078-80 для медных и медно-никелевых.

Электроды для сварки труб обеспечивать наплавленный металл с временным сопротивлением и пределом текучести не менее нижнего нормативного предела у основного металла, а показатели пластичности металла шва для трубопроводов горячей воды и пара по правилам Госгортехнадзора должны отвечать минимальным нормам. Сварные стыки труб подвергаются различным видам контроля качества и обязательному просвечиванию в количестве 5-10% (первая проверка) и 10-25% (вторая проверка) от числа стыков, сваренных каждым сварщиком. Обязательному металлографическому контролю подлежат стыки трубопроводов I и II категорий для перегретого пара и горячей воды. К I категории относятся трубопроводы перегретого пара с давлением выше 4 МПа и температурой выше 350⁰С и горячей воды с температурой выше 180⁰С. Ко II категории относятся трубопроводы перегретого пара с давлением до 3,9 МПа и температурой до 350⁰С и горячей воды с температурой от 80 до 180⁰С. для труб из углеродистых и низколегированных сталей для металлографического исследования вырезают по одному шлифу, для труб из ацетилитной стали - по четыре шлифа.

Трубопроводы газовых сетей для жилых, общественных и производственных зданий, работающие под давлением до 1,2 МПа, изготавливают в соответствии с требованиями, которые содержат Строительные нормы и правила. Согласно этим нормам сборка трубопроводов производится на сварочных прихватках длиной 30-40 мм и высотой, равной половине толщины стенки. Техника сварки стыков трубопроводов применяется в зависимости от диаметра трубы, толщины её стенки и химического состава металла. Различными техническими приёмами свариваются поворотные и неповоротные стыки трубопроводов. Ручная сварка стыков труб покрытыми электродами используется при наложении корневого шва без подкладки колец, а также при изготовлении и монтаже трубопроводов в неудобных для механизированной дуговой сварки условиях: стыки колесообразно гнутого трубопровода, стыки трубопровода, проходящего через естественные преграды (водные, горные и другие), соединение секций в длинные плети, приварка фланцев, заглушек и т.д.

Корневой шов выполняется электродами 1,6-3 мм в зависимости от толщины стенки трубы, а остальные швы могут, выполнятся более производительными видами сварки (автоматом или полуавтоматом).

При ручной сварке всего стыка целесообразно выполнять его в несколько слоёв: при толщине стенки 4-5 мм в два слоя (не считая корневого), при толщине стенки 10-12 мм в четыре слоя, электродами диаметром 3-4 мм. Ручная газовая сварка выполняется только в один слой. Ручную дуговую сварку стыков трубопроводов выполняют двумя способами: сверху вниз и снизу вверх. Сварка сверху вниз происходит на большой скорости и с меньшим сечением валика (с меньшим количеством шлака), это приводит к лучшей структуре и большей вязкости металла шва, что особенно важно при работе на морозе. Другие преимущества способа сварки сверху вниз заключаются в меньшем усилении шва, в снижении времени на зачистку шлака и в отсутствии необходимости заварки кратера. Сварка сверху вниз выполняется электродами марок ОЗС-9, ВСЦ-1, ВСЦ-2, ВСФЭ-50. этими же электродами можно выполнять сварку снизу вверх. Режим дуговой ручной сварки стыков труб выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода и слоя шва. Для повышения производительности труда и качества сварных швов сантехнических труб рекомендуется полуавтоматическая дуговая сварка в углекислом газе и самозащитной проволокой взамен газовой. Соединения труб выполняются встык и в тавр. Удовлетворительные результаты при сварке труб диаметрами от 112 до 2-х дюймов получаются при использовании проволоки диаметром 0,6-1 мм. Зазоры между кромками при сборке под сварку могут колебаться от 0 до 3 мм. Скорость дуговой сварки выше скорости газовой в 2,3-2,5 раза, марка проволоки Св-08Г2С. сварка производится на постоянном токе при обратной полярности. Перевод на другую сварку сантехнических систем снизит стоимость сварочных работ в два раза по сравнению с газовой сваркой.

Для работ ремонтного характера в помещениях наиболее удобно применение полуавтомата «Луч» (Институт электросварки имени Е.О.Платона) с питанием от осветительной сети со сварочной проволокой марки Св-15ГСТЮЦА по ГОСТ2246-70, которая не требует газовой защиты. Масса полуавтомата со сварочным кабелем и заряженной кассетой 2 кг. Порядок ручной дуговой сварки поворотных стыков труб диаметром более 200 мм выполняют следующим образом. Стык труб соединяется тремя симметрично расположенными прихватками. Окружность стыка размечается для сварки на четыре участка.

Первый слой сваривают электродом диаметром 4 мм при токе 120_150 А узким валиком в направлении снизу вверх, а затем, повернув трубу на 90⁰, заваривают последние противоположные участки первого слоя. После этого электродом диаметром 5 мм при токе 200-250 А накладывают в одном направлении второй и, в противоположном направлении второму, третий слой.

Перспективными по механизации поворотных трубопроводов являются специальные установки.

Рисунок 1.3.1. Схема сварки стыка трубы

Порядок ручной дуговой сварки неповоротных труб диаметром 250_500 мм выполняется следующим образом: первый слой накладывают тремя участками; второй и третий слой двумя участками, смещая их между собой на 50-100 мм (см. рисунок 1.3.1). В указанном порядке можно производить стык сверху вниз, применяя электроды с целлюлозным покрытием ОЗС-9 и ВСЦ-1, дающие малое количество шлака, что способствует более быстрому остыванию и затвердеванию металла шва.

Применяют сварку комбинированными способами в зависимости от наличия электродов: первый слой сваривают сверху вниз электродами ВСЦ-1 или ОЗС-9, второй слой - электродами УОНИИ-13/45 и третий слой - электродами УЩНИИ-13/45 или АНО-9. Стыки труб диаметром более 500 мм делят по окружности на 6-8 участков и технологию сварки строят так, чтобы по возможности обеспечить равномерное охлаждение металла стыка, в результате чего получается менее напряженный металл стыкового соединения. Когда нельзя сваривать стык ни с поворотом, ни в потолочном положении, тогда применяют сварку с козырьком. Сначала выполняется нижняя часть стыкового шва только с внутренней стороны, а затем верхняя часть стыкового шва и козырька только с наружной стороны. Трубы, применяемые для изготовления ферм, стоек, колонн, опор и других строений свариваются различными углами сопряжений. В этих случаях наиболее сложна и ответственна подготовка под сварку и сборку. Сварочные прихватки делают в удобных местах сопряжения. Швы по контуру сопряжения соединяемых трубчатых элементов лучше выполнять по принципу обратноступенчатого способа сварки. Трубные узлы из высоколегированных сталей и сплавов изготовляют дуговой сваркой неплавящимися электродами в защитном газе. Кроме ручной дуговой сварки возможно применение полуавтоматической сварки. Для труб с толщиной стенки менее 1 мм целесообразна импульсно-дуговая сварка.

Защиту корня шва обеспечивают поддувом газа с внутренней стороны трубы. В этом случая газ способствует формированию обратного валика. Для поддува используют газ - аргон.

2. Организационная часть

Охрана труда и техника безопасности

Электотравмы возникают при прохождении электрического тока через тело человека. Ток силой 0,1 А, независимо от рода, принято считать смертельно опасным для человека. При минимальном сопротивлении организма человека в 600 Ом смертельно опасная величина тока (0,1 А) создаётся при напряжении всего лишь 60 В. Тяжесть поражения электрическим током зависит от величины тока и напряжения, так же от пути прохождения тока через организм человека, длительности действия тока и его частоты. Переменный ток опаснее постоянного. Опасным напряжением может оказаться шаговое напряжение, возникающее при растекании электрического тока в землю. Если человек окажется в зоне растекания тока, то между ногой, находящейся ближе к заземлению, и ногой, отстающей от заземления на расстояние шага (0,8м), возникает разность потенциалов (шаговое напряжение) и от ноги к ноге замыкается цепь тока.

Помещения по степени опасности поражения людей электрическим током подразделяются на три категории:

Особо опасные (высокая влажность, температура воздуха +30⁰С, химически активная среда, приводящая к разрушению изоляции токоведущих частей).

С повышенной опасностью (токопроводящие полы, возможность прикосновения человека к металлическим конструкциям и корпусам электроустановок).

Без повышенной опасности (отсутствует опасность поражения электрическим током).

Электрические установки и устройства считаются опасными, если у них токоведущие части неограждены и расположены на доступной для человека высоте (менее 2,5м), отсутствует заземление, зануление и защитные отключения токоведущих конструкций. Работе с электроустановками допускаются лица пяти квалификационных групп:

I группа присваивается персоналу, не прошедшему проверку знаний по Правилам технической эксплуатации электроустановок.

II группа присваивается лицам, имеющим элементарные технические знакомства с электроустановками (электромонтёры, электросварщики).

III группа присваивается лицам, имеющим знания специальных правил техники безопасности по тем видам работ, которые входят в обязанности данного лица (электромонтёры, техники и др.)

IV группа присваивается лицам, имеющим знания по электротехнике, в объёме начального профессионального образования.

V группа присваивается лицам, знающим схемы и оборудование своего участка и др.

3. Экологическая часть

Использование и переработка крупнотоннажных промышленных отходов

Количество накопленных и ежегодно образующихся крупнотоннажных промышленных отходов исчисляется миллиардами тонн. Поэтому проблема их использования и переработки является чрезвычайно важной. Крупнотоннажные промышленные отходы используются в настоящее время для рекультивации нарушенных земель, планировки территорий, отсыпки дорог, дамб, в производстве строительных материалов, в сельском хозяйстве, а так же в качестве технологического и бытового топлива. Кроме того, почти для всех отходов разрабатываются новые технологии переработки в целях получения того или иного вида продукции.

3.1 Применение крупнотоннажных промышленных отходов для рекультивации земель

Ежегодно в нашей стране образуется около 3 миллиардов тонн вскрытых земельных отходов пород от угледобывающей промышленности и добычи руд для чёрной и цветной металлургии.

В настоящее время использование этих отходов незначительно, около 10% от их объёма. Использование вскрытых пород очень выгодно: эксплуатационные затраты на получение 1м³ щебня из отходов в 2-2,5 раза ниже, чем на добычу его из карьера. Рекультивация нарушенных земель является обязанностью горнодобывающих предприятий и закреплена за ними законодательно.

3.2 Применение отходов в производстве строительных материалов