Изготовление сварных конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 Введение

Сварка -- это технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями изделия при их нагреве (местном или общем), и/или пластическом деформировании.

Сварочная дуга

Сварочной дугой называют длительный мощный электрический разряд в ионизированной среде. При этом начальная фаза среды может быть любой: твёрдой, например, сварочный флюс; жидкой, например, вода; газообразной, например, аргон; плазменной.

Электродуговая сварка

Источником теплоты является электрическая дуга, возникающая между торцом электрода и свариваемым изделием при протекании сварочного тока в результате замыкания внешней цепи электросварочного аппарата. Сопротивление электрической дуги больше, чем сопротивление сварочного электрода и проводов, поэтому бомльшая часть тепловой энергии электрического тока выделяется именно в плазму электрической дуги. Этот постоянный приток тепловой энергии поддерживает плазму (электрическую дугу) от распада.

Выделяющееся тепло (в том числе за счёт теплового излучения из плазмы) нагревает торец электрода и оплавляет свариваемые поверхности, что приводит к образованию сварочной ванны -- объёма жидкого металла. В процессе остывания и кристаллизации сварочной ванны образуется сварное соединение. Основными разновидностями электродуговой сварки являются: ручная дуговая сварка, сварка неплавящимся электродом, сварка плавящимся электродом, сварка под флюсом, электрошлаковая сварка.

Сварка неплавящимся электродом

В качестве электрода используется стержень, изготовленный из графита или вольфрама, температура плавления которых выше температуры, до которой они нагреваются при сварке. Сварка чаще всего проводится в среде защитного газа (аргон, гелий, азот и их смеси) для защиты шва и электрода от влияния атмосферы, а также для устойчивого горения дуги. Сварку можно проводить как без, так и с присадочным материалом. В качестве присадочного материала используются металлические прутки, проволока, полосы.[3]

Сварка плавящимся электродом

В качестве электрода используется металлическая проволока, к которой через специальное приспособление (токопроводящий наконечник) подводится ток. Электрическая дуга расплавляет проволоку, и для обеспечения постоянной длины дуги проволока подаётся автоматически механизмом подачи проволоки. Для защиты от атмосферы применяются защитные газы (аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки вместе с электродной проволокой. Следует заметить, что углекислый газ является активным газом -- при высоких температурах происходит его диссоциация с выделением кислорода. Выделившийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители (такие, как марганец и кремний). Другим следствием влияния кислорода, также связанным с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в аргоне или гелии.

Ручная дуговая сварка

Для сварки используют электрод с нанесённым на его поверхность покрытием (обмазкой).

При плавлении обмазки образуется защитный слой, отделяющий зону сварки от атмосферных газов (азота, кислорода), и способствующий легированию шва, повышению стабильности горения дуги, удалению неметаллических включений из металла шва, формированию шва и т. д. В зависимости от типа электрода и свариваемых материалов электросварка производится постоянным током обеих полярностей или переменным током.

2 Описание конструкции

Фланец (от нем. Flansch) -- плоское или прямоугольное кольцо с равномерно расположенными отверстиями для болтов и шпилек, служащие для прочного и герметичного соединения труб, СВЧ волноводов и трубопроводной арматуры, присоединения их друг к другу, к машинам, аппаратам и ёмкостям, для соединения валов и других вращающихся деталей (фланцевое соединение). Фланцы используют попарно (комплектом).

Фланцы различаются по размерам (бывают плоские и воротниковые фланцы), способу крепления и форме уплотнительной поверхности.

Воротниковые фланцы могут иметь следующее исполнение: фланец воротниковый с соединительным выступом, с выступом, с впадиной, с шипом, с пазом. Фланец под линзовую прокладку, под прокладку овального сечения, с шипом под фторопластовую прокладку, с пазом под фторопластовую прокладку.

Фланцы могут быть элементами трубы, фитинга, вала, корпусной детали и т. п. Фланцы в виде отдельных деталей чаще всего приваривают или привинчивают к концам соединяемых деталей. Форма уплотнительной поверхности фланца в трубопроводах зависит от давления среды, профиля и материала прокладки. Гладкие уплотнительные поверхности с прокладками из картона, резины и паронита применяются при давлениях до 4 МПа (40 бар), поверхности с выступом на одном фланце и впадиной на другом с асбо-металлическими и паронитовыми прокладками -- при давлениях до 20 МПа (200 бар), фланец с конической уплотнительной поверхностью -- при давлениях выше 6,4 МПа (64 бар).

Фланцы изготавливаются по нормативным документам: плоские фланцы -- ГОСТ 12820-81; воротниковые фланцы -- ГОСТ 12821-81, также воротниковые фланцы могут изготавливаться по стандартам DIN 2633, с конструкциями и размерами по DIN 2633; свободные фланцы на приварном кольце -- ГОСТ 12822-80.

Сортамент стальных фланцев трубопроводов соединительных частей, присоединительных фланцев арматуры, машин, приборов, патрубков аппаратов и резервуаров, рассчитанных на условное давление 0,1-20,0 МПа (1-200 кгс/смІ) и температуру среды 20-873 К (от ?253 до +600°С), соответствует требованиям ГОСТ 12816-80.

Согласно ГОСТ 12815-80, различаются 9 различных исполнений воротниковых фланцев: 1) фланцы воротниковые с соединительным выступом;

2) фланцы воротниковые с выступом;

3) фланцы воротниковые с впадиной;

4) фланцы воротниковые с шипом;

5) фланцы воротниковые с пазом;

6) фланцы воротниковые с углублением под линзовое уплотнение;

7) фланцы воротниковые под уплотнительную прокладку овального сечения;

8) фланцы воротниковые с шипом под фторопластовую прокладку;

9) фланцы воротниковые с пазом под фторопластовую прокладку.



3. Технические условия

3.1 Технические условия на изготовление сварных конструкций

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Фланцы должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, ГОСТ 12815--80, ГОСТ 12817-80 -- ГОСТ 12822-80, по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.

Фланцы, предназначенные для экспорта, должны соответствовать требованиям, установленным в нормативно-технической документации к экспортной продукции.

1.2. Фланцы арматуры должны изготовляться с уплотнительными поверхностями исполнений 1, 3, 5, 6, 7 и 9 по ГОСТ 12815--80.

По согласованию между потребителем и изготовителем допускается изготовление фланцев арматуры с уплотнительными поверхностями исполнений 2, 4 и 8 по ГОСТ 12815--80.

1.3. Фланцы, болты, шпильки и гайки должны изготовляться из материалов, указанных в таблице. Допускается изготовление фланцев, болтов, шпилек и гаек и: других материалов, у которых механические свойства и пределы применения не ниже, чем у материалов, указанных в таблице.

2. МАРКИРОВКА, УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ

2.1. На наружной цилиндрической поверхности или стороне квадрата, или (и) тыльной стороне фланцев по ГОСТ 12820--80, ГОСТ 2821--80 и ГОСТ 12822--80 должна быть выполнена следующая маркировка:товарный знак предприятия-изготовителя или его сокращенное наименование (по требованию потребителя);

марка материала фланцев, за исключением фланцев из стали СтЗсп и СтЗпс;

Условный проход в мм и условное давление в кгс/см 2 без указания букв Dy и Py и размерности; буква Ф для фланцев под фторопластовую прокладку.

Примечания:

1. По согласованию с потребителем допускается фланцы не маркировать

2. На фланцах, входящих в комплект арматуры, а также если они являются элементом конструкции изделий, маркировку допускается не производить.

3. Допускается по согласованию с потребителем производить маркировку фланцев на табличке, прикрепленной к связке фланцев.

3.2 Технические условия на сталь 12Х18Н10Т.

Сталь 12х18н10т

Нержавеющая сталь марки 12х18н10т относится к классу титаносодержащих сталей аустенитного типа. Благодаря своей высокой пластичности и ударной вязкости она широко используется практически во всех областях промышленности: из нее изготавливаются емкости, резервуары, трубопроводы высокого давления, печная аппаратура, муфели, конструкции, эксплуатируемые в агрессивных средах, коллекторы выхлопных систем и так далее. При этом нормальный режим эксплуатации позволяет использовать ее при температуре до 800 градусов Цельсия, а при 850 градусах Цельсия на стали активно начинает образовываться окалина. Кроме того, сталь 12х18н10т выдерживает и низкие температуры до -269 градусов Цельсия, что позволяет применять ее для создания криогенной аппаратуры.

Для того, чтобы сталь 12х18н10т приобрела повышенную пластичность и ударную прочность, ее закаливают при температуре от 1050 до 1080 градусов Цельсия, используя воду. При этом твердость стали остается на среднем уровне, что позволяет изготавливать из нее сложные детали методом деформации. Для повышения прочности температура обработки повышается до 1150-1200 градусов Цельсия с последующим охлаждением изделия в воде.

Марка: 12Х18Н10Т

Заменитель: 08Х18Г8Н2Т, 10Х14Г14Н4Т, 12Х17Г9АН4, 08Х22Н6Т, 08Х17Т, 15Х25Т, 12Х18Н9Т

Классификация: Сталь коррозионно-стойкая обыкновенная

Применение: детали, работающие до 600 °С.Сварные аппараты и сосуды, работающие в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и другие детали, работающие под давлением при температуре от --196 до +600 °С, а при наличии агрессивных сред до +350 °С.

Химический состав в % материала 12Х18Н10Т.

С- 0.12%

Cr- 18%

Ni- 10%

Ti- до 1%

Fe- остальное.

Свариваемость:

без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке

трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг.

Для ручной дуговой сварки будем применять электрод с основным типом покрытия, марки ОЗЛ-7, тип Э-08Х20Н9Г2Б .

Химический состав стержня электрода представлен в таблице № 1

C	Cr	Ni	Mn	Nb	Si	S	P
0,08	19-21	8-10	2	1,2	0,8	0,025	0,025

3.2 Технические условия на сварочные материалы

Электроды ОЗЛ-7

Основное назначение электродов ОЗЛ 7

Сварка изделий из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей марок 08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Б и им подобных, работающих в агрессивных средах, когда к металлу шва предъявляют жесткие требования стойкости к межкристаллитной коррозии. Сварка во всех пространственных положениях шва постоянным током обратной полярности.

Характеристика электродов ОЗЛ 7

Покрытие - основное.

Коэффициент наплавки - 12,0 г/А·ч.

Сварка производится на постоянном токе обратной полярности.

Производительность наплавки (для диаметра 4,0 мм) - 1,4 кг/ч.

Расход электродов на 1 кг наплавленного металла - 1,6 кг.

Геометрические размеры и сила тока при сварке показаны в таблице №2.

Диаметр, мм	Длина, мм	Ток, А		Среднее количество электродов в 1 кг, шт.
2,0	290	25 - 50		104
2,5	300	30 - 50		64
3,0	300	50 - 80		47
4,0	330	90 - 130		23
5,0	350	120 - 160		13

Особые свойства электродов ОЗЛ 7

Обеспечивает получение металла шва, стойкого к межкристаллитной коррозии при испытаниях по методу АМУ ГОСТ 6032-89 без провоцирующего отпуска и выдерживающего, как правило, испытания после отпуска при температуре 650°С в течение 2 ч. Содержание ферритной фазы в наплавленном металле 2-10% (типичное 5,7%).

Технологические особенности сварки электродами ОЗЛ 7

Прокалка перед сваркой: 190-210°С; 1 ч.

Условное обозначение электродов ОЗЛ 7

Э-08Х20Н9Г2Б-ОЗЛ-7-Ж-ВД ГОСТ 9466-75, ГОСТ 10052-7

3.3 Технические условия на изготовление конструкции

Исходными данными для составления технологического процесса изготовления сварной конструкции являются чертежи изделия, технические условия и планируемая программа выпуска.

Чертежи содержат данные о материале заготовок, их конфигурации, размерах, типах сварных соединений, т.е. решения, которые приняты конструктором в процессе проектирования изделия и должны быть приняты к исполнению технологом. Технолог не имеет права вносить изменения в чертежи, вносит их только конструктор.

Технические условия (ТУ) на изготовление определенного типа конструкций содержат перечень требований к материалам, оборудованию, а также к выполнению технологических и контрольных операций. ТУ, согласно ГОСТ15001-88, должны соответствовать требованиям технического задания и стандартов на данный вид продукции, т.е. учитывать опыт проектирования, изготовления и эксплуатации, накопленный при выпуске подобных изделий. В общих технических условиях излагаются требования:

1. К материалам, полуфабрикатам с указанием метода их приемки и испытания.

2. К изготовлению деталей и узлов в отношении различных заготовительных операций (резка, вальцовка, гибка и др.).

2. К сборке, прихватке, подгонке отдельных элементов с указанием допусков по основным размерам и форме изделия.

3. К производству сварочных работ по методам сварки, температурным условиям, квалификации сварщиков, присадочным материалам, электродам, флюсам, газам, испытанию швов (объем испытаний), мест клеймения.

4. К качеству сварных швов, методам их испытаний, устранению дефектов.

5. К термической обработке отдельных узлов и всего изделия.

6. К приемке готового изделия, его маркировке, окраске, подготовке к отправке с указанием необходимой технической документации (паспорт, сертификат, чертеж общего вида или эскиз).

Программа выпуска содержит сведения о числе изделий, которые необходимо изготовит в течение конкретного срока. Эти цифры служат основанием для выбора оборудования, технологической оснастки, средств механизации и автоматизации. По программе выпуска производят оценку экономической эффективности этого выбора. Производственный процесс изготовления изделий включает различные технологические, контрольные и транспортные операции. Главное требование, определяющее последовательность выполнения этих операций, их содержание - это выполнение заданной программы выпуска изделий высокого качества в кратчайшие сроки при минимальной себестоимости.

Под механизацией производственного процесса понимают замену ручного труда работой машин. При автоматизированном процессе обслуживающий персонал выполняет лишь функции наладки и наблюдения за работой приборов и систем управления. Систему управления составляют механизмы и средства связи, обеспечивающие точное и согласованное во времени взаимодействие рабочих и вспомогательных агрегатов и узлов.

В условиях серийного и мелкосерийного производства требуются универсальные устройства, пригодные для работы в широком диапазоне типоразмеров заготовок и деталей. Для крупносерийного и массового производств используют более производительное специализированное оборудование в составе в составе поточных, автоматических и роторных линий конкретного целевого назначения.

Создание линий со специализированным оборудованием требует больших затрат на проектирование, изготовление и монтаж, в случае смены выпускаемой модели изделия эти линии переналадке обычно не поддаются. Более целесообразно использование переналаживаемых гибких автоматических производственных систем (ГАПС). Гибкой называют систему, состоящую из универсального станка и универсального рабочего. Противоположностью является жесткая система, состоящая из специализированного однопозиционного станка и рабочего-оператора низкой квалификации. Универсальность промышленных роботов (ПР) дает возможность автоматизировать практически любые операции, выполняемые человеком, а быстрота смены программы обеспечить ту же гибкость, которой обладает производство, обслуживаемое человеком.

4. Технологическая часть

4.1 Выбор методов получения заготовки

Выбор методов получения заготовки имеет целью установление рациональных способов и последовательности рабочих операций по изготовлению деталей, входящих в заданную сварную конструкцию. От степени совершенства методов получения заготовок и деталей в значительной степени зависит расход металла, количество операций и их трудоемкость, себестоимость процесса изготовления деталей и изделия в целом. На выбор способа получения заготовок и деталей изделия в целом влияют следующие факторы: марка материала, его физико-механические свойства, размеры и конструктивные формы деталей, тип производства и объем выпуска продукции, характер применяемого оборудования.

Остановившись на более рациональных методах получения заготовок и деталей, входящих в заданную сварную конструкцию, составить принципиальный технологический процесс в виде таблицы 3

ВАРИАНТ 1 -- поковка	ВАРИАНТ 2 -- штамповка
Масса готовой детали q = 3,058 кГ	Масса готовой детали q = 3,058 кГ
Масса заготовки Q=10,409 кГ	Масса заготовки Q=5,794 кГ
Коэффициент использования материала g = 0,39	Коэффициент использования материала g = 0,53
= 11,6 руб.	Sзаг= 18,02 руб.
=1,25 руб.	Стоимость отличительных операций = 0
Окончательно получаем:
Sзаг = 11,6 + 1,25 = 12,85 руб.	Sзаг =18,02 руб.
Годовой экономический эффект Эг = (18,02 - 12,85) · 10 000 = 51700 руб.

где

q - масса готовой детали, г

Q - масса исходной заготовки, г

r -- плотность материала заготовки, г/мм3 ;

V -- объём заготовки, мм3 .S -- цена 1 кг материала заготовки (проката; поковки), руб.;

Sотх -- цена 1 т отходов, руб.

Т ст-- тарифная ставка рабочего - станочника, руб./час;

k=1,15 -- коэффициент, учитывающий зарплату наладчика станка;

Tш.к -- штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения данной операции, мин .

N -- годовая программа, шт.

Выбираем штамповку, так как у нее выше коэффициент использования материала (g = 0,53) следовательно, это более экономичный вариант.

Штамповки - применяются для изготовления деталей из пластических металлов более сложной, чем у отливок, конфигурации. При штамповке возможно получение отверстий любой формы и конфигурации. Заготовка-штамповка отличается малой шероховатостью поверхности, высокой точностью, малыми значениями припусков на обработку и самой высокой стоимостью. Заготовки-штамповки применяют в тех случаях, когда имеются поверхности, которые невозможно обработать механически, но требуется их высокое качество

4.2 Разработка технологического процесса изготовления сварной конструкции

Способ изготовления заготовки и подготовка кромок.

Изготовление заготовки фланца можно разбить на следующие этапы:

1)правка листа

2)зачистка листа и подготовка поверхности

3)подготовка кромок под сварку

1)правка листа

Листа правильные многовалковые машины предназначены для правки листового проката и листовых заготовок. Правкой осуществляет между рядами вращающихся валков, расположенных в шахматном порядке расстояния между нижним и верхнем рядами валков регулируют и устанавливают в зависимости от толщины выправленного листа .При прохождением между валками каждый участок листа получает многократный изгиб в противоположены стороны и выправляется. В зависимости от величины искривления листа правка производится за один или несколько проходов листа правильные многовалковые машины имеют 23 валка. Заготовка проходит между двумя рядами правильных роликов, расположенных в шахматном порядке, многократно изгибается и выправляется. Ролики выполняют сменными в зависимости от конфигурации сечения выпрямляемого материала, что позволяет править на одно машин различные профилями.

2)зачистка листа и подготовка поверхности

Очистку применяют для удаления с поверхности металла средств консервации, загрязнений, смазочно-охлаждающих жидкостей, ржавчины, окалин, заусенцев, грата и шлака, затрудняющих процесс сварки, вызывающих дефекты сварных швов и препятствующих нанесению. Для очистки проката, деталей и сварных узлов применяют механические и химические методы. К механическим методам относятся способом очистки: дробеструйная, дробеметная, на зачистных станках, в галтовочных барабанах, с помощью ручных пневматических и электрических машин. К химическим- обезжиривание и травление, выполняемые ванным или струйным способами.

Дробеструйный и дробеметный способы применяют для очистки листов и профильного проката и сварных узлов от окалины, ржавчины и загрязнений при толщине металла 3мм и более. При дробеструйном и дробеметном способах очистки дробь выбрасывается с большой скоростью на очищаемый металл и ударяясь, удаляет имеющиеся на нем загрязнения, ржавчину и окалину.

Дробеструйная очистка осуществляется дробеструйными аппаратами, которые выбрасывают дробь на очищаемую поверхность через сопло с помощью сжатого воздуха.

В дробеметных аппаратах дробь выбрасывается лопатками ротора в результате центробежной силы. Дробеметную и дробеструйную очистку производят в камерах, в которых установлены очистные аппараты, оборудованные для размещения и транспортировки очищаемых изделий, устройства для сбора, сепарации (очистки), возврата дроби и для вытяжки загрязненного воздуха.

3)подготовка кромок под сварку

При назначении форм подготовки кромок учитывают прежде всего глубину провара, технологические и экономические условия процесса. Так например, стыковые соединения с V-образной подготовкой кромок рекомендуется применять для металла толщиной 3-26мм. При возможности кантовки стыкового соединения, при доступе с двух сторон, для металла толщиной 12-40мм выполняется К-образная подготовка кромок, при толщине до 60мм Х-образная разделка. В данном курсовом проекте применяется именно Х-образная разделка кромок.

Выбор сварочных материалов.

Выбор сварочных материалов осуществляется с учетом химических и механических свойств сварочного металла. Кроме того, нужно учитывать технологические особенности сварочной конструкции и состав сварки. В данном случае для ручной дуговой сварки фланца выбираются следущие материалы сварочные материалы:

1) Электроды ОЗЛ-7 диаметром 3мм.

4.2 Выбор способов сборки и сварки

Для изготовления сварных конструкций высокого качества требуется правильная сборка деталей свариваемого изделия, т.е. правильная взаимная установка и закрепление.

Процесс сборки свариваемого изделия из ряда последовательных операций. Сначала детали подаются на рабочее место, затем собирается изделие или сварной узел. Для этого необходимо установить детали в сборочном устройстве в определенном положении. В этих положениях детали должны быть закреплены, после чего их сваривают. Подача деталей к месту сборки и установка их в требуемом положении осуществляется универсальным или специальным подъемно-транспортным оборудованием. Положение деталей во время сборки определяется установочными элементами приспособления или другими смежными деталями.

Таким образом, основным назначением сборочного оборудования в сварочном производстве является фиксация и закрепление свариваемых деталей. Сборочное оборудование делится на сборочное и сварочно-сборочное.

На сборочном оборудовании сборка заканчивается прихваткой. На сборочно-сварочном- кроме сборки, производится полная или частичная сварка изделия, а иногда и выдержка после сварки с целью уменьшения сварочных деформаций. При этом сваривать можно как и после предварительной прихватки, так и без нее.

Назначение и конструкция оборудования определяется техническим процессом, зависящим прежде всего от изделия :его формы, размеров, требуемой точности, типа производства, его программы, наличия производственных площадей, загрузки рабочих мест, вида сварки и других факторов.

При выборе способов сварки следует учитывать, что механизация и автоматизация сварочных работ является важнейшим фактором повышения производительности труда, качества сварочного изделии и улучшений условий труда.

4.3 Выбор сборочно-сварочного оборудования

Сварочный выпрямитель, принцип действия

Сварочный выпрямитель состоит из сварочного трансформатора, регулирующего устройства и выпрямительного блока. Блок устройства, который носит название сварочный выпрямитель изготавливается из полупроводниковых элементов, преимущественно кремниевые и селеновые.

Преобразование переменного тока в постоянный, необходимый для сварки, происходит при помощи трансформатора. Сварочный выпрямитель, за счет свойства полупроводников проводить ток в одном направлении, способствует равномерной загрузке питающей сети и оптимизирует работу трансформатора. В результате действия сварочного выпрямителя подавляется пульсация, что гарантирует существенное повышение качества сварочного шва.

С другой стороны, сварочный выпрямитель значительно продлевает ресурс трансформатора, что снижает себестоимость конечной продукции.

По характеристикам сварочные выпрямители делятся на однопостовые и многопостовые.

Выпрямитель сварочный однопостовый рассчитан для организации одного рабочего места (сварочного поста), и применяется в основном в быту или на небольших производствах.

Выпрямитель сварочный многопостовый предназначен для организации нескольких (двух и более) сварочных постов.

Выпрямитель сварочный ВД-306Д и ВД-506Д

Выпрямители сварочные ВД-306Д и ВД-506Д, предназначены для ручной дуговой сварки покрытыми электродами изделий из углеродистых, малоуглеродистых, коррозионостойких и низколегированных сталей при постоянном токе.

Выпрямители разработаны для монтажных и стационарных работ, с возможностью эксплуатации в тяжелых условиях строительства нефте- и газопроводов.

Выпрямитель обладает следующими основными техническими решениями:

- Высокие сварочные возможности не отличающиеся от лучших зарубежных аналогов

- Плавное регулирование сварочного тока

- Дает возможность использовать взамен обычных многопостовых выпрямителей, отказавшись от использования балластных реостатов и избежав взаимного влияния постов

- Гарантирует точную установку и высокое качество сварочного тока

- Обеспечивает сварку с низким дымогазовыделением и разбрызгиванием

- Производят сварку электродами с основным и целлюлозным покрытием

- Рабочий диапазон температур от -40 °С до +50 °С

- Высокий уровень стабильности сварочного тока при скачках напряжения в питающей сети

- Оснащены тепловой защитой трансформатора и выпрямительного блока

- Сниженны габаритные размеры и масса

- Простота конструкции обеспечивает долговечность работы и высокую надежность

- Легкость обслуживания и ремонта

- Опциально наличие регулировки сварочного тока с помощью пульта

- Легкий поджиг дуги

- Высокая стабильность горения дуги

- Высокое эффективность формирования сварочного шва

- Возможность осуществлять работы неплавящимся электродом в среде защитных газов, данная возможность реализована в комплектации приставкой БУСП-ТИГ

- Наличие сертификатов на соответствие требований отечественных и международных стандартов

Наименование параметра	ВД-306 Д	ВД-506 Д
Напряжение питающей сети, В	3х380	3х380
Частота питающей сети, Гц	50	50
Номинальный сварочный ток, А (при ПВ, %)	315(60)	500(60)
Пределы регулирования сварочного тока, А	40-350	50-500
Напряжение холостого хода, В, не более	95	95
Регулирование сварочного тока	Плавное	Плавное
Номинальное напряжение на дуге, В	32	40
Потребляемая мощность, кВа, не более	25	36
Масса, кг, не более	125	165
Габариты, мм, не более	390х700х600	390х730х690

4.4 Выбор режима сварки

Режимом сварки называется совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. При ручной дуговой сварке (наплавке) к параметрам режима сварки относятся сила сварочного тока, напряжение, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока, полярность и др.

Сила сварочного тока, А, рассчитывается по формуле

где К - коэффициент, равный 25-60 А/мм; dЭ - диаметр электрода, мм.

Силу сварочного тока, рассчитанную по этой формуле, следует откорректировать с учетом толщины свариваемых элементов, типа соединения и положения шва в пространстве.

I= 90-110 A

Напряжение на дуге:

U=40 B

Расчет скорости сварки, м/ч, производится по формуле

Где: Fшв - площадь поперечного сечения шва при однопроходной сварке (или одного слоя валика при многослойном шве),; с - плотность металла электрода, г/см3 (для стали с =7,8 г/см3) бН - коэффициент наплавки, г/А· ч

Vсв= 3,82м/ч

Род тока: постоянный обратная полярность.

4.5 Выбор сварочного приспособления

Сварочными приспособлениями называются дополнительные, технологические устройства к оборудованию, используемые для выполнения операций сборки под сварку, сварки, термической резки, пайки, наплавки, устранения или уменьшения деформаций и напряжений, а также для контроля. В комплексно-механизированном сварочном производстве широко применяются загрузочные, разгрузочные, подъемно-транспортные и комбинированные приспособления. Сборочно-сварочной оснасткой называют совокупно.

Винтовые прижимы наиболее универсальны и их применяют в самых различных сочетаниях. Фиксированный прижим снабжен кронштейном, неподвижно прикрепленным к приспособлению. Винтовой прижим может быть откидным или поворотным для удобства установки и снятия свариваемых деталей. Для предохранения поверхности зажимаемой детали и увеличения площади соприкосновения концы винтов снабжены самоустанавливающимися башмаками. Винтовые прижимы применяют в основном в ручных приспособлениях.

Винтовые прижимы: а - фиксированный, б - откидной, в - поворотный

4.6 Последовательность сборочно-сварочных операций

технологический сварка электрод деформация

При изготовлении сварных конструкций сборочно-сварочные операции выполняют в различной последовательности. Возможны следующие схемы технологического процесса сборки и сварки:

- сборка конструкций в целом с последующей сваркой;

- последовательное чередование сборки и сварки;

- сборка и сварка технологических узлов, подузлов, а затем

сборка и сварка конструкции в целом.

4.7 Меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями

Сварка вызывает в изделиях появление напряжений, существующих без приложения внешних сил. Напряжения возникают по ряду причин, прежде всего из-за неравномерного распределения температуры при сварке, что затрудняет расширение и сжатие металла при его нагреве и остывании, так как нагретый участок со всех сторон окружен холодным металлом, размеры которого не изменяются. Вследствие структурных превращений участков металла околошовой зоны, нагретых в процессе сварки выше критических точек, в свариваемых конструкциях возникают структурные напряжения. В отличие от напряжений, действующих на конструкцию во время ее эксплуатации и вызываемых внешними силами, эти напряжения называют внутренними (собственными) и остаточными сварочными напряжениями. Бели значения сварочных напряжений достигнут предела текучести металла, они вызовут изменение размеров и формы, т. е. деформацию изделия. Деформации могут быть временными и остаточными. Если остаточные деформации достигнут заметной величины, они могут привести к неисправимому браку. Остаточные напряжения могут вызвать не только деформацию сварного изделия, но и его разрушение. Особенно сильно проявляется действие этих напряжений в условиях, способствующих хрупкому разрушению сварного соединения, которое происходит в результате неблагоприятного сочетания концентрации напряжений, температуры и остаточных напряжений.

Для борьбы с остаточными деформациями и напряжениями следует соблюдать следующие правила:

1.При сборке конструкций применять по возможности сборочные приспособления (стяжные планки, клинья и т.п.), обеспечивающие свободное перемещение свариваемых конструкций от усадки швов. Прихватки можно применять только для стыков деталей из тонкого металла (3--5 мм) и в нахлесточных соединениях. Следует строго соблюдать размеры притуплений, зазоров и соосность элементов.

2.Выполнять необходимую последовательность сварки швов; чередование слоев двухстороннего шва: чередование сварки поясных швов балок; строго выполнять последовательность и порядок сварки швов, указанные в типовой технологии или проекте производства сварочных работ.

3.Не допускать превышения величины тепловложения в шов (увеличения сила сварочного тока по сравнению с рекомендуемой для электродов применяемого типа и диаметра).

4.Использовать жесткое закрепление деталей перед сваркой для уменьшения их деформаций (если это предусмотрено технологической запиской или инструкцией) с помощью прихваток или приспособлений; использовать вибрацию конструкций в процессе сварки для уменьшения деформаций и напряжений.

5.При сварке пластических сталей и металлов использовать проковку слоев шва непосредственно за сваркой(если это предусмотрено технологической запиской).

6.Использовать предварительный обратный выгиб листовых деталей (стенок и полок балок, листов корпуса резервуаров и др.) для предупреждения угловой деформации.

7.При сварке листовых резервуарных конструкций (днищ и корпусов)сперва сваривать стыки между листами, а потом стыки между полосами или поясами, при обратном порядке не исключены появление трещин в местах пересечений швов, а также увеличение коробления конструкций.

8. В необходимых случаях применять предвари тельный и сопутствующий подогревы.

9.Применять в необходимых случаях общую или местную термическую обработку сварных соединений.

Из перечисленных способов снижения напряжений и деформаций обязательными для сварщика являются правила, указанные в п.п. 2, 3 и 7, остальные следует применять по указанию руководителя сварочных работ или если они предусмотрены техническими условиями, а также другими технологическими документами.

5. Контроль качества сварных соединений

Методы контроля качества сварных соединений могут быть разделены на две основные группы:

- методы контроля без разрушений образцов или изделий - неразрушающий контроль;

- методы контроля с разрушением образцов или производственных стыков - разрушающий контроль.

Группа методов контроля, объединенная общими физическими характеристиками, составляет вид контроля.

Все виды неразрушающего контроля классифицируются по следующим основным признакам:

* по характеру физических полей или излучений, взаимодействующих с контролируемым объектом;

* по характеру аналогичных взаимодействий веществ с контролируемым объектом;

* по различным видам информации о качестве контролируемого объекта.

Для контроля качества сварных соединений могут быть применены виды, имеющие наиболее широкое применение на практике: внешний осмотр, акустический, капиллярный и радиационный.

Каждый вид контроля имеет свою оптимальную область применения, отличается определенными достоинствами и недостатками. Поэтому наиболее полную информацию о качестве изделия или сварного шва можно получить только при сочетании различных видов контроля.

Наиболее распространенным видом неразрушающего контроля является внешний осмотр и обмер сварных швов, который имеет существенное значение для получения качественных сварных конструкций.

Широкое применение получил радиационный вид контроля, осуществляемый с помощью рентгеновского и гамма-излучений, которые проникают через контролируемый объект и изменяют интенсивность излучения в местах наличия дефектов. Это изменение регистрируется на рентгеновской пленке или на пластине (радиографический метод).

Радиационные методы позволяют выявить скрытые внутренние дефекты в стыковых швах практически любых материалов. Невозможно обнаружить дефекты только в угловых швах.

Из акустических методов контроля наибольшее распространение получила ультразвуковая дефектоскопия. Хорошо обнаруживаются дефекты с малым раскрытием, типа трещин, газовых пор и шлаковых включений, в том числе и те, которые невозможно определить радиационной дефектоскопией. Среди магнитных методов контроля следует отметить магнитографический и магнитопорошковый. Наибольшее распространение имеет магнитопорошковый метод, так как он позволяет визуально наблюдать расположение ферромагнитного порошка вокруг дефекта. Однако этот метод применим только для контроля ферромагнитных материалов (углеродистые стали).

В капиллярном виде контроля используют движение индикаторного вещества, т.е. проникновение индикатора по микропорам и микротрещинам, вглубь дефектов как бы по капиллярам. После нанесения индикаторов на поверхность шва и выдержки излишний индикатор удаляют. Оставшийся в дефектах индикатор под воздействием облучения начинает высвечиваться и тем самым обнаруживаются дефекты сварного шва.

Метод керосиновой пробы заключается в том, что деталь смачивают керосином, после чего ее насухо протирают и покрывают мелом. Через несколько минут в местах трещин мел темнеет. Этим методом трудно обнаружить трещины шириной менее 0 05 мм.

Менее ответственные объекты контролируют методом керосиновой пробы. С одной стороны на поверхность перегородки наносят керосин ( пенетрант), а с другой - проявляющее покрытие в виде раствора мела в воде. Выдержка составляет от 40 до 120 мин в зависимости от толщины перегородки и ее расположения. Места течей определяют по появлению темных пятен керосина на меловом покрытии.

При монтажных работах часто используют метод керосиновой пробы, основанный на высокой проникающей способности керосина в дефекты.

Гидравлическое испытание проводят с целью проверки сварных швов на плотность и прочность. Этому испытанию подвергаются различные емкости, котлы, паропроводы, водопроводы, газопроводы и другие сварные конструкции, работающие под давлением. Перед испытанием сварные изделия герметизируют водонепроницаемыми заглушками. После этого контролируемое сварное изделие наполняют водой с помощью насоса или гидравлического пресса, создавая избыточное контрольное давление в 1,5-2 раза выше рабочего. Величину давления определяют по проверенному и опломбированному манометру. Контролируемое изделие выдерживают под избыточным давлением в течение 5-6 мин, затем давление снижают до рабочего, а околошовную зону на расстоянии 15-20 мм от шва обстукивают легкими ударами молотка с круглым бойком, чтобы не повредить основной металл. Участки шва, в которых обнаружена течь, отмечают мелом и после слива воды вырубают и заваривают вновь, после этого сварное изделие опять подвергается контролю.

Пневматическое испытание производится согласно ГОСТ 3242-69. Испытанию подвергают емкости и трубопроводы, работающие под давлением. Мелкогабаритные изделия герметизируют заглушками и подают в испытываемый сосуд воздух, азот или инертные газы под давлением, величина которого на 10-20% выше рабочего. Сосуды небольшого объема погружают в ванну с водой, где по выводящим через неплотности в швах пузырькам газа обнаруживают дефектные места.

При испытании крупногабаритных изделий испытуемая конструкция герметизируется, после чего в нее подают газ под давлением, на 10-20% превышающем рабочее давление. Все сварные швы промазывают мыльным раствором, появление пузырей на промазанной поверхности шва служит признаком дефектов.

При испытании под давлением не допускается обстукивание сварных швов. Испытания должны проводиться в изолированных помещениях.

Контроль на герметичность швов приварки укрепляющих колец и сварных соединений фланцев следует проводить пневматическим испытанием.

0,4-0,6 МПа (4-6 кгс/см2), но не более расчетного давления сосуда для швов приварки укрепляющих колец;

6. Техника безопасности, противопожарные мероприятия

6.1 Техника безопастности

Нарушение техники безопасности при проведении сварочных работ часто приводит к самым печальным последствиям - пожарам, взрывам и как следствие травмам и гибели людей.

Так же при сварке возможны следующие травмы - поражение электрическим током, ожоги от шлака и капель металла, травмы механического характера.

Для предотвращения всех этих положений важно неукоснительно соблюдать меры предосторожности.

1. Надежная изоляция всех, проводов, связанных с питанием источника тока и сварочной дуги, устройство геометрически закрытых включающих устройств, заземление корпусов сварочных аппаратов. Заземлению подлежат: корпуса источников питания, аппаратного ящика, вспомогательное электрическое оборудование. Сечение заземляющих проводов должно быть не менее 25 мм2. Подключением, отключением и ремонтом сварочного оборудования занимается только дежурный электромонтер. Сварщикам запрещается производить эти работы.

2. Применение в источниках питания автоматических выключателей высокого напряжения, которые в момент холостого хода разрывают сварочную цепь и подают на держатель напряжение 12 В.

3. Надежное устройство электрододержателя с хорошей изоляцией, которая гарантирует, что не будет случайного контакта токоведущих частей электрододержателя со свариваемым изделием или руками сварщика (ГОСТ 14651-69). Электрододержатель должен иметь высокую механическую прочность и выдерживать не менее 8000 зажимов электродов.

4.Работа в исправной сухой спецодежде и рукавицах. При работе в тесных отсеках и замкнутых пространствах обязательно использование резиновых галош и ковриков, источников освещения с напряжением не свыше 6-12 В.

5. При работе на электронно-лучевых установках предотвращение опасности поражения лучами жесткого рентгеновского (почти полное) поглощение вредных излучении, связанных с горением дуги. Особую опасность в смысле поражения глаз представляет световой луч квантовых генераторов (лазеров) так как даже отраженные лучи лазера могут вызвать тяжелое повреждение глаз и кожи. Поэтому лазеры имеют автоматические устройства, предотвращающие такие поражения, но при условии строгого соблюдения производственной инструкции операторами-сварщиками, работающими на этих установках.

Защитные стекла, вставленные в щитки и маски, снаружи закрывают простым стеклом для предохранения их от брызг расплавленного металла. Щитки изготовляют из изоляционного металла - фибры, фанеры и по форме и размерам они должны полностью защищать лицо и голову сварщика (ГОСТ 1361-69).

Для ослабления резкого контраста между яркостью дуги и малой яркостью темных стен (кабины) последние должны быть окрашены в светлые тона (серый, голубой, желтый) с добавлением в краску окиси цинка с целью уменьшения отражения ультрафиолетовых лучей дуги, падающих на стены.

При работе вне кабины для защиты зрения окружающих, работающих сварщиков и вспомогательных рабочих должны применяться переносные щиты и ширмы.

Предотвращение опасности поражения брызгами расплавленного металла и шлака. Образующиеся при дуговой сварке брызги расплавленного металла имеют температуру до 1800 град. С. при которой одежда из любой ткани разрушается. Для защиты от таких брызг обычно используют спецодежду (брюки, куртку и рукавицы) из брезентовой или специальной ткани. Куртки при работе не следует вправлять в брюки, а обувь должна иметь гладкий верх, чтобы брызги расплавленного металла не попадали внутрь одежды, так как в этом случае возможны тяжелые ожоги.

Для защиты от соприкосновения с влажной, холодной землей и снегом, а также с холодным металлом при наружных работах и в помещении сварщики должны обеспечиваться теплыми подстилками, матами, подколенниками и подлокотниками из огнестойких материалов с эластичной прослойкой.

Предотвращение отравления вредными газами и аэрозолями, выделяющимися при сварке. Высокая температура дуги (6000- 8000° С) неизбежно приводит к тому, что часть сварочной проволоки, покрытий, флюсов переходит в парообразное состояние. Эти пары, попадая в атмосферу цеха, конденсируются и превращаются в аэрозоль конденсации, частицы которой по дисперсности приближаются к дымам и легко попадают в дыхательную систему сварщиков. Эти аэрозоли представляют главную профессиональную опасность труда сварщиков. Количество пыли в зоне дыхания сварщика зависит главным образом от способа сварки и свариваемых материалов, но в известной степени определяется и типом конструкций. Химический состав электросварочной пыли зависит от способов сварки и видов основных и сварочных материалов.

Существуют строгие требования в области вентиляции при сварочных работах. Для улавливания сварочного аэрозоля на стационарных постах, а где это возможно, и на нестационарных нужно устанавливать местные отсосы в виде вытяжного шкафа вертикальной или наклонной панели равномерного всасывания стола с подрешеточным отсосом и др. При сварке крупногабаритных серийных конструкций на кондукторах, манипуляторах и т. п. местные отсосы необходимо встраивать непосредственно в эти приспособления. При автоматической сварке под флюсом, в защитных газах, электрошлаковой сварке применяют устройства с местным отсосом газов.

При использовании баллонов со сжатыми газами необходимо соблюдать установленные меры безопасности: не бросать баллоны, не устанавливать их вблизи нагревательных приборов, не хранить вместе баллоны с кислородом и горючими газами, баллоны хранить в вертикальном положении. При замерзании влаги в редукторе баллона с СО2 отогревать его только через специальный электроподогреватель или обкладывая тряпками, намоченными в горячей воде. Категорически запрещается отогревать любые баллоны со сжатыми газами открытым пламенем, так как это почти неизбежно приводит к взрыву баллона.

При производстве сварочных работ на емкостях, ранее использованных, требуется выяснение типа хранившегося продукта и наличие его остатков. Обязательна тщательная очистка сосуда от остатков продуктов и 2-3-кратная промывка 10%-ным раствором щелочей, необходима также последующая продувка сжатым воздухом для удаления запаха, который может вредно действовать на сварщика.

Категорически запрещается продувать емкости кислородом, что иногда пытаются делать, так как в этом случае попадание кислорода на одежду и кожу сварщика при любом открытом источнике огня вызывает интенсивное возгорание одежды и приводит к ожогам со смертельным исходом.

Взрывоопасность существует и при выполнении работ в помещениях, имеющих большое количество пылевидных органических веществ (пищевой муки, торфа, каменного угля). Эта пыль при определенной концентрации может давать взрывы большой силы. Помимо тщательной вентиляции для производства сварочных работ в таких помещениях требуется специальное разрешение пожарной охраны.

Предотвращение пожаров от расплавленного металла и шлака. Опасность возникновения пожаров по этой причине существует в тех случаях, когда сварку выполняют по металлу, закрывающему дерево либо горючие изолировочные материалы, на деревянных лесах, вблизи легко воспламеняющихся материалов и т. п. Все указанные варианты сварки не должны допускаться.

Предотвращение травм, связанных со сборочными и транспортными операциями (травмы механического характера). Важное значение имеет внедрение комплексной механизации и автоматизации, что значительно уменьшает опасность травм такого рода.

Основные причины травматизма при сборке и сварке: отсутствие транспортных средств для транспортировки тяжелых деталей и изделий; неисправность транспортных средств; неисправность такелажных приспособлений; неисправный инструмент: кувалды, молотки, гаечные ключи, зубила и т. п., отсутствие защитных очков при очистке швов от шлака; отсутствие спецодежды и других защитных средств.

Меры безопасности в этом случае: все указанные средства и инструменты следует периодически проверять; такелажные работы должны производить лица, прошедшие специальный инструктаж; от рабочих необходимо требовать соблюдения всех правил по технике безопасности, включая работу в спецодежде, рукавицах; использование средств индивидуальной вентиляции (где это необходимо) и т. д. Важное значение имеет внедрение комплексной механизации и автоматизации, что значительно уменьшает опасность травм такого рода.

Чтобы было удобно работать сварщикам нужно соблюдать следующие рекомендации

1. Сборку и сварку крупногабаритных секций следует выполнять на специализированных местах, постелях, стендах, при этом должны быть обеспечены достаточные проходы с каждой стороны конструкции.

2. При сварке объемных секций на высоте необходимо устраивать леса с расположением сварочного оборудования вне рабочего места сварщика.

3. Все оборудование, которое при неисправном состоянии может оказаться под напряжением, должно иметь индивидуальное заземление с выводом к общему защитному заземлению.

4. Все сварочные установки должны находиться под наблюдением наладчика-монтера. Исправлять дефекты электросварочного оборудования имеет право только монтер-наладчик.

5. При сварке крупногабаритных изделий следует применять защитные щиты-ширмы, ограждающие место сварки со стороны общих проходов.

6.2 Противопожарные мероприятия

Не разрешается производить сварку в спецодежде и рукавицах со следами масел, жиров и горючих жидкостей. Для быстрой ликвидации очагов пожара вблизи места сварки должны находиться первичные средства огнетушения: бочка с водой и ведро, ящик с песком и лопата, а также ручной огнетушитель.

Сварщик должен знать о месте ближайшего расположения пожарного крана, рукавов, стволов, огнетушителей, песка и других средств огнетушения. Умение пользоваться первичными средствами огнетушения обязательно для сварщиков. Воспламенившиеся керосин, бензин, нефть и горящие электропровода следует тушить песком, углекислотой из углекислотного огнетушителя.

При сварке всегда летят раскаленные частички металла: искры и брызги, которые, попадая на воспламеняющиеся материалы, могут вызвать пожар. В случае, если на расстоянии ближе 5 м от места сварки находятся доски, стружка, пакля, деревянные настилы или подмосты и другие воспламеняющиеся материалы, необходимо принимать соответствующие противопожарные мероприятия. Например, оградить пожароопасные места от воспламенения защитными экранами из железа, листами асбеста и т. д.

Вне сварочной кабины разрешается работать сварщикам, имеющим удостоверение на право проведения сварочных работ, получившим специальное разрешение (на месте проведения сварочных работ) по обеспечению противопожарной, безопасности при проведении данных работ.

Запрещается проведение сварочных работ на коммуникациях и емкостях, заполненных горючими веществами или находящихся под давлением; на свежеокрашенных конструкциях.

После окончания работы необходимо отключить сварочную аппаратуру от источников энергии, убрать рабочее место, использованные электроды вынести в безопасное место, убедиться в отсутствии горящих и тлеющих предметов.

Сварочные работы проводятся в специально оборудованных для этой цели местах в цехах, мастерских или на открытых площадках, а также на временных местах, площадках, и т. п., когда сварочные (огневые) работы проводятся в строящихся или эксплуатирующихся аданиях, жилых домах и в других условиях.

Сварка должна проводиться о применением двух проводов. Запрещается использование в качестве обратного провода внутренних железнодорожных путей, сети заземления или зануления металлических конструкций зданий, коммуникаций и технологического оборудования.

К проведению временных сварочных работ вне рабочего места разрешается приступать только после согласования их с пожарной охраной. Разрешение на проведение временных (разовых) работ по сварке дается только на одну рабочую смену.