Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: "Сварочное производство. Монтаж стальных резервуаров"

Содержание

• Введение
• 1. Основная часть
• 1.1 Материалы для сварочных работ
• 1.1.1 Стали
• 1.1.2 Электроды
• 1.1.3 Материалы для газопламенной сварки и резки
• 1.2 Оборудование и аппаратура для РДС и кислородной резки
• 1.2.1 Оборудование сварочного поста
• 1.2.2 Общие сведения об источнике питания сварочной дуги
• 1.2.3 Общие сведения об аппаратуре для кислородной резки
• 1.3 Инструмент, принадлежности и спецодежда сварщика
• 2. Технологическая часть
• 2.1 Подготовка металла под сварку
• 2.2 Выбор параметров режима сварки и резки
• 2.3 Техника и технология выполнения швов
• 2.4 Основные виды дефектов и причины их возникновения. Способы исправления дефектов в сварных соединениях
• 3. Графическая часть
• 3.1 Принципиальные схемы и эскизы изделий
• 3.2 Фотографии, слайды, иллюстрации изделий
• 4. Охрана труда
• 4.1 Основные требования безопасности труда при производстве сварочных и газорезательных работ
• 4.2 Электробезопасность
• 4.3 Пожарная безопасность
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Современный технический прогресс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства. Сварка высокопроизводительный процесс изготовления неразъёмных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергетического оборудования, различных трубопроводах, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкций.

Сварка - такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов, литьё, ковка, штамповка. Большие технологические возможности сварки обеспечили её широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолётов, турбин, котлов, реакторов, мостов и других конструкций. Её применение способствует совершенствованию машиностроения и развитий ракетостроения, атомной энергетике, радиоэлектроники.

О возможности применения электрических искр для плавления металлов еще в 1753 г говорил академик Российской академии наук Г.Р. Рихман при исследованиях атмосферного электричества. В 1802 г профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В.В. Петров открыл явление электрической дуги и узнал возможные области её практического применения.

Однако потребовались многие годы совместных усилий учёных и инженеров, направленных на создание источников энергии, необходимых для реализации процесса электрической сварки металлов. Важную роль в создании этих источников сыграли открытия и изобретения в области магнетизма и электричества.

В 1882 году российский учёный - инженер Н.Н. Бенардос, открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов. В 1888 г российский инженер Н.Г. Славянов предложил проводить сварку плавящимся металлическим электродам. С его именем связано развитие флюсов для воздействия на состав металла шва, создание первого электрического генератора.

На современном этапе развития сварочного производства в связи с развитием научно-технической революции резко возрос диагноз свариваемых толщин, материалов, видов сварки. В настоящее время сваривают материалы толщиной от несколько микрон (в микроэлектронике) до нескольких метров (в тяжелом машиностроении).

Сварка - экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения.

Преимущество сварки перед этими процессами следующие:

Экономия металла - 10…30 % и более в зависимости от сложности конструкций.

Уменьшение трудоёмкости работ, срока работ и их стоимость.

Возможность использовать наплавка для восстановления деталей.

Герметичность сварочных соединений.

Уменьшение производственного шума и улучшение условий труда.

Емкости металлические для жидкостей используются для стационарного хранения различных жидкостей, в том числе нефти и нефтепродуктов. Стальная ёмкость состоит из корпуса цилиндрической формы, на котором установлены технологические люка и патрубки. Прочность ёмкости под давлением обеспечивается путем сварки внутри металлических колец (диафрагмы) жесткости из вальцованного уголка.

По конструктивным особенностям, способу установки емкости, металлические резервуары бывают подземного и наземного исполнения.

Насколько важно качество изготовления и внешний вид емкости из металла на промышленном производстве?

Затраты на приобретение, монтаж емкостного оборудования чаще всего составляют около половины инвестиций в предприятие. Чтобы эти деньги, не ушли в никуда, необходимо позаботиться о покупке качественных емкостей из металла разного объема. Солидные предприятия практически никогда не покупают бывшие в употреблении (емкости БУ) или изготовленные в кустарных условиях промышленные резервуары.

Ведь от этого зависит не только бесперебойная работа предприятия, но и то, что первым бросается в глаза заказчикам - внешний вид производственных мощностей завода.

1. Основная часть

1.1 Материалы для сварочных работ

1.1.1 Стали

Изготовление ёмкостей производится из различных марок стали: Ст 3Сп 5, Ст 3, С 245, С 255, С 345, С 390, 09Г 2С, нержавеющая сталь 12Х 18Н 10Т, АSI 304. Толщина стенки металла - 4, 5 мм. Герметичность сварки емкостей обеспечивается двусторонним сварным швом. В зависимости от назначения емкостного оборудования имеются различные геометрические конфигурации, форма может быть открытой, без верхнего листа, или закрытой, с потолочным листом и люком. Многими украинскими производителями оборудования для пищевой промышленности, оборудования АЗС и нефтебаз, разрабатывается, осваивается изготовление новых видов металлических емкостей для пищевой, нефтеперерабатывающей промышленности.

Таблица 1 - Выбор материала конструкции и сварочных материалов

Марка:	10ХСНД (другое обозначение 10ХСНД-Ш)
Заменитель:	16Г 2АФ
Классификация:	Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций
Дополнение:	Сталь хромокремненикелевая с медью
Продукция, предлагаемая предприятиями-рекламодателями: Нет данных.
Применение:	Элементы сварных металлоконструкций и различные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от-70 до 450 °С,
Зарубежные аналоги:	Известны

Таблица 2 - Химический состав в % материала 10ХСНД ГОСТ 19281-89

C	Si	Mn	Ni	S	Р	Cr	N	Cu	Аs
до 0.12	0.8-1.1	0.5-0.8	0.5-0.8	до 0.04	до 0.035	0.6-0.9	до 0.008	0.4-0.6	до 0.08
Примечание: Также хим. состав указан в ГОСТ 6713-9, ГОСТ 19282-73

Таблица 3 - Технологические свойства материала 10ХСНД

Свариваемость:	без ограничений.
Флокеночувствительность:	не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	малосклонна.

Таблица 4 - Механические свойства при Т=20^оС материала 10ХСНД

Сортамент	Размер	Напр.	?в	?T	?5	?	KCU	Термообр.
	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м 2	-
Лист, ГОСТ 19282-73	5-9		540	400	19
Прокат, ГОСТ 6713-91			510-685	390	19		290

Таблица 5 - Физические свойства материала 10ХСНД

T	Е 10-5	? 10 6	?	?	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м 3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20
100	1.97		40
200	2.01		39
300	1.95		38
400	1.88		36
500	1.8		34
600	1.69		31
700	1.56		29
800	1.35
900	1.25
T	Е 10-5	? 10 6	?	?	C	R 10 9

Таблица 6 - Обозначения

Механические свойства:
sв	- Предел кратковременной прочности, [МПа]
sT	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5	- Относительное удлинение при разрыве, [ %]
y	- Относительное сужение, [ %]
KCU	- Ударная вязкость, [кДж / м 2]
HB	- Твердость по Бринеллю, [МПа]
T	- Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
Е	- Модуль упругости первого рода, [МПа]
a	- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20о - T), [1/Град]
l	- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
r	- Плотность материала, [кг/м 3]
C	- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20о - T), [Дж/(кг·град)]
R	- Удельное электросопротивление, [Ом·м]
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

1.1.2 Электроды

При ручной дуговой сварке плавящимся электродом сварка производится металлическим электродным стержнем, на поверхность которого путем окунания в жидкую массу или путем опрессовки под давлением наносится специальное электродное покрытие определенного состава и толщины. Электродный стержень с нанесенным на его поверхность слоем покрытия называют электродом.

По назначению различают электроды для сварки стали, чугуна, алюминия, меди. Обозначения электродов для сварки: углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с в 600 МПа - У; легированных конструкционных сталей с в до 600 МПа - Л; легированных теплоустойчивых сталей - Т; высоколегированных и сталей с особыми свойствами - В; для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами - Н. В зависимости от механических свойств наплавленного металла применяются электроды 14 типов: Э 42, Э 46А, Э 50...Э 150. Тип электрода обозначается буквой Э с цифрой, указывающей гарантированное временное сопротивление разрыву наплавленного металла в КГс/мм 2. Буква А после цифр обозначает повышенную пластичность наплавленного металла. По виду покрытия электроды разделяются на: А - с кислым покрытием (ОММ-5, АНО-2, СМ-5, ЦМ-7, МЭЗ-04 и др.), содержащим оксиды железа, марганца, кремния, иногда титана. Эти электроды обеспечивают стабильное горение дуги на переменном и постоянном токе. Металл шва отличается повышенной степенью окисления, плотностью и пластичностью; Б - с основным покрытием (УОНИ-13/45, УОНИ-13/5БК, УОНИ-В/85, АНО-Т, ОЗС-5, ДСК-50, СН-11, УП-1/45 и др.), содержащим мрамор - СаСОз, плавиковый шпат - CаF2, кварцевый песок, ферросплавы. Наплавленный металл имеет большую прочность на ударный изгиб, малую склонность к старению и появлению трещин. В зависимости от того, в каком пространственном положении выполняется сварка, электроды подразделяются:

Для сварки во всех положениях с условным обозначением - 1; для сварки во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз - 2; для положений нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу-вверх - 3; для нижнего и нижнего "в лодочку" - 4.

Для сварки данной конструкции, которая изготавливается из углеродистой стали Ст 3сп применяются электроды марки МР 3 типа Э 46.

Электроды с рутиловым - основным покрытием предназначены для сварки ответственных конструкций из углеродистых сталей. Сварка во всех пространственных положениях на переменном и постоянном и постоянном токе обратной полярности. Производительность для диаметра 4 мм) 7,5, расход электрода на 1 кг наплавленного металла 1,7 кг.

1.1.3 Материалы для газопламенной сварки и резки

Используется кислород в баллонах. Пламя, обладающее высокой температурой, необходимое для газопламенной сварки, образуется при сгорании горючих газов или паров в смеси с техническим кислородом. При нормальных условиях кислород представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса. Но при низких температурах газообразный кислород может перейти в жидкое состояние и даже превратиться в твердое вещество. Сам кислород не токсичен, не горит, но активно поддерживает горение других веществ, при котором выделяется большое количество тепла.

Таблица 7 - Величины давления в баллонах при температурах от -50 до +30 °С

Температура газа, °С	Давление в баллоне при первоначальном давлении 15Мпа ±0, 5 при 20°С	Давление в баллоне при первоначальном давлении 20Мпа ±0,1 при 20°С
-50	9,3	12,3
-40	10,2	13,5
-30	11,1	14,6
-20	11,9	15,8
-10	12,7	16,9
0	13,5	17,9
+10	14,3	19,0
+20	15,0	20,0
+30	15,7	21,0

Ацетилен (С2Н2) - химическое соединение углерода и водорода, в нормальном состоянии представляющее собой бесцветный горючий газ с резким запахом. Ацетилен легче воздуха и при температуре 20 °С один его мі имеет массу 1,09 кг. Низкая температура ацетилена (240-630 °С) делает этот газ взрывоопасным в соединении с кислородом. Так, при атмосферном давлении смесь ацетилена с воздухом становится взрывоопасной при содержании ацетилена 2,2 %. Ацетилен токсичен и при вдыхании его вызывает головокружение, тошноту и даже отравление.

Карбид кальция - кристаллическое вещество (СаС2) темно-серого или темно-коричневого цвета с удельным весом от 2,3 до 2,53 г/смі. При взаимодействии с парами воды, находящимися в атмосферном воздухе, имеет характерный (чесночный) запах. При взаимодействии с водой карбид кальция разлагается с образованием ацетилена и гашеной извести. Из 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически можно получить 372 дмі ацетилена, однако наличие примесей снижает этот показатель до 280 дмі. Процесс разложения карбида кальция в воде происходит по следующей реакции:

СаС 2 + Н 2О = С 2Н 2 + Са(ОН)

Карбидная пыль при смачивании водой разлагается почти мгновенно, поэтому применять ее в ацетиленовых генераторах невозможно. Для этого используют кусковый карбид кальция, загружая им ацетиленовый аппарат. В зависимости от размеров кусков и сортности карбида кальция получают фактический выход ацетилена, отраженный в таблице 4.

Таблица 8 - Выход ацетилена и карбида кальция

Размеры куска, мм	Условное обозначение размеров куска	Выход ацетилена (не менее), л/кг
		1 сорт	2 сорт
2-8	2/8	255	235
8-15	8/15	265	245
15-25	15/25	275	255
25-80	25/80	285	265
Смешанных размеров	-	275	265

Пропан-бутановые смеси состоят из пропана (C3H8) с примесью бутана (С 4Н 10) в количестве от 5 до 30 %. Их получают при переработке нефти или добыче природного газа. Для сварочных работ эти смеси поставляется в баллонах в сжиженном состоянии. Из сжиженного состояния пропан-бутановая смесь переходит в газообразное при температуре -40°С при нормальном атмосферном давлении или при нормальной температуре, но при пониженном давлении.

Водород - представляет собой газ без цвета и запаха. Его получают в специальных генераторах воздействуя серной кислотой на железную стружку и цинк. Этот горючий газ в смеси с кислородом образует взрывчатую смесь, называемую гремучим газом. Хранят и транспортируют водород в сжиженном состоянии, в которое он переходит при температуре -253 °С. Водород в газообразном состоянии легко проникает через любые неплотности, поэтому баллоны, трубопроводы и запорная арматура должны отвечать высоким требованиям герметичности. При сгорании водорода пламя практически не светится и не имеет четких границ.

В качестве присадочных материалов при газопламенной сварке применяют сварочную проволоку или литые прутки, которые по своему химическому составу должны быть близкими к основному материалу. Нельзя в качестве присадочных материалов применять случайную проволоку, так как это скажется на качестве сварного соединения.

Присадочные материалы должны отвечать следующим требованиям: температура их плавления должна быть несколько меньше температуры плавления основного материала химический состав должен соответствовать химическому составу основного материала поверхность должна быть ровной и чистой, без окалины, ржавчины, масла и жировых отложений плавление должно происходить ровно, без разбрызгиваний и испарений после кристаллизации наплавленный металл должен обладать хорошей плотностью без раковин, пор, шлаковых включений и т.д.

Применение в качестве присадочного металла различных полосок недопустимо, так как это влечет за собой неравномерную ширину сварочного шва и его неоднородность, что сказывается на качестве сварного соединения. Вместо сварочной проволоки допускается применение пруткового материала, прошедшего калибровку. При газовой сварке цветных металлов и нержавеющих сталей в виде исключения допускается применение полосок, своим химическим составом сходных с основным металлом.

Таблица 9 - Размеры и масса сварочной проволоки

Диаметр проволоки, м	Внутренний диаметр мотка, мм	Масса мотка проволоки (неменее), кг
		Из углеродистой стали	Из легировнной стали	Из высокорелеги-рованной стали
0,3-0,8	150-350	2	2	1,5
1,0-1,2	250-400	15	10	6
1,4-2,0	250-600	20	15	8
2,5-3,0	400-700	30	20	10
4,0-6,0	500-700	30	20	10
6,5-8,8	500-700	30	20	15

Стальная проволока, предназначенная для сварки, поставляется в бухтах с обязательной маркировкой в виде бирок, на которых указаны: марка провода, ее диаметр, покрытие и т.д. Низкоуглеродистая и легированная проволока может иметь омедненную поверхность, предназначенную для защиты от атмосферного воздействия. Размеры и масса мотков проволоки приведены в таблице 9.

Флюсы - в газопламенной сварке и пайке используют для раскисления расплавленного металла и удаления из сварочной ванны, образующихся окислов и неметаллических включений. Под действием высоких температур флюсы связывают оксиды химическим путем с образованием легкоплавких соединений или растворяют их в сварочной ванне, а образующиеся при этом шлаки всплывают. Образовавшаяся на поверхности сварочной ванны шлаковая пленка защищает металл от окисления при контакте с атмосферным кислородом.

1.2 Оборудование и аппаратура для РДС и кислородной резки

1.2.1 Оборудование сварочного поста

Рабочее место называется сварочным постом, служащим для выполнения сварных работ оборудованное всеми необходимыми для производства сварных работ сварочный пост укомплектован: источником питанья, электропроводом, а также различным инструментом.

Сварочный пост для изготовления цилиндрической емкости, включает в себя:

1. Ящик для ключей.

2. Трансформатор или преобразователь.

3. Резиновый коврик.

4. Освещение.

5. Спецодежда.

6. Пенал для электродов.

7. Ящик для огарков.

8. Рулетка.

9. Болгарка с дисками.

10. Щётка по металлу.

11. Вытяжка.

Рабочее место не должно быть захламлено поскольку это предаёт неудобства сварщику и можно получить травму поэтому необходимо содержать рабочие место в чистоте.

Для изготовления цилиндрической горизонтальной емкости необходимо использовать специальное оборудованье и инструменты они включают в себя:

1. Болгарку, диски 2 типов для резки и шлифовки металла.

2. Линейка для ровной разметки.

3. Молоток для выравнивания швы и отбития шлака.

4. Мел для разметки под резку металла.

5. Секач для отбивки шлака.

6. Уголок для выполнения ровных углов.

7. Кабеля.

8. Держак.

1.2.2 Общие сведения об источнике питания сварочной дуги

Питание постов сварочным током может быть централизованным. В цехе устраивают центральный машинный зал, оснащенный мощными сварочными аппаратами. От которых проводят медные шины вдоль колонн для подачи сварочного тока к 20-30 постам. Посты оборудуют распределительный пусковой аппаратурой. Подсоединяемой к шине, и балластным реостатом для регулирования сварочного тока.

По расчету напряжения дуги и силы сварочного тока выбираем сварочное оборудование. Источник питания и электродержатель. В качестве источника питания выбираем сварочный трансформатор ТД-306 УЗ, а электродержатель ЭД-20.

Таблица 10 - Сварочный трансформатор ТД-306 УЗ

Марка трансформатора	Сварочный ток, А	Напряжение, В	Номинальная мощность, кв. А	Габаритные размеры	Масса, кг
	номинальный	Пределы регулирования	Номинальное рабочее	Холостого хода
ТД- 306 Уз	250*2	100-300	30	70	17,5	630х 365х 590	65

По силе сварочного тока выбираем электродержатель, см. таблицу 11.

Таблица 11 - Электродержатель ЭД-20

Показатель	ЭД-20
Сварочный ток, А Максимальный сварочный ток, А, Не более при: ПВ=100 % ПВ=35 %. Диаметр электрода, мм. Сечение одножильных медных сварочных проводов, прикрепляемых к электродержателям, мм 2, при: ПВ=100 % ПВ=30 %	200 160 250 2,5-4 35 25 0,4

1.2.3 Общие сведения об аппаратуре для кислородной резки

Бензорезы - аппарат для кислородной резки металлов, работающий на жидком горючем (керосине, бензине). Резка производится струей кислорода, направляемой на подогретый металл. Бензорез отличается повышенной пожарной опасностью, но благодаря ряду преимуществ (использование жидкого горючего, удешевление процесса резки металлов и др.) широко применяется в промышленности.

БЕНЗОРЕЗ, керосинорез, аппарат для кислородной резки металлов, работающий на жидком горючем (керосине, бензине).

Рисунок 1 - Бензорез: 1 -резак; 2 - бак для горючего

Состоит из бака для горючего, режущей горелки (резака) и шлангов для подачи горючего и кислорода. В бак встроен ручной воздушный насос, создающий избыточное давление, под действием которого горючее подводится к резаку. Шланг для подачи горючего изготовлен из спец. резины (дюрита), не растворяющейся в керосине и бензине. Пары горючего смешиваются с кислородом и поступают в пламя резака, подогревающее металл.

Резка производится струёй кислорода, направляемой на подогретый металл.

1.3 Инструмент, принадлежности и спецодежда сварщика

Спецодежда сварщика изготавливается из плотного брезента или сукна. Она не должна иметь открытых карманов. Обувь должна иметь глухой верх рукавицы сварщика должны изготавливаться из кожи, плотного брезента или асбестовой ткани. При работе в закрытых сосудах пользование диэлектрическими калошами и резиновыми ковриками, испытанными на электрический пробой в соответствии с правилами техники безопасности, является обязательным.

При сварке крупных деталей сварщик работает непосредственно у изделия или на нем. В этом случае рабочее место ограждается переносными щитами или ширмами, а инструмент и электроды находятся в сумке или в ящике. Для выполнения сварочных работ внутри конструкций, например, при изготовлении котлов, емкостей, судов и т.д., рабочее место должно быть оборудовано резиновым ковриком, кошмой или деревянным полом и иметь приточную и вытяжную вентиляцию. При сварке внутри замкнутых сосудов или в местах с плохой вентиляцией сварщики применяют часто маски и щитки с подачей в зону дыхания чистого воздуха. При сварке на морозе к щитку подается воздух, подогретый до температуры 20-25° С. Сварка металлоконструкций при монтаже на открытом воздухе требует, чтобы рабочее место было защищено от атмосферного воздействия (солнце, ветер, снег), ухудшающего условия работы сварщика.

Для защиты лица сварщика от воздействия лучей сварочной дуги и брызг расплавленного металла применяют щитки, шлемы (маски). Щитки и шлемы изготавливаются из фибры или специально обработанной фанеры. Вес их не должен превышать 0,6 кг. В щиток или маску вставляются светофильтры, удерживаемые рамкой размером 120 х 60 мм.

Защитные светофильтры имеют различную плотность. Наиболее темное стекло имеет марку ЭС-500 и применяется при сварке на токах до 500 А, среднее ЭС-ЭОО - для сварки на токах до 300 А, более светлое стекло ЭС-100 для сварки на токах 100 А и менее. Снаружи светофильтр защищен от брызг прозрачным стеклом, которое обычно сменяют 3-4 раза в месяц.

Инструмент сварщика - это совокупность орудий, употребляемых им в "производстве, а именно: сварочный инструмент (электрододержатели, горелки и др.), инструмент для зачистки шва и свариваемых кромок, для подгонки соединяемых деталей, инструмент для наладки сварочного оборудования и приспособлений и мерительный инструмент.

Для зачистки шва и свариваемых кромок в сварочном производстве применяются: молоток - шлакоотделитель (рис. 2, а), представляющий собой инструмент с острыми и узкими рабочими поверхностями. Он предназначен для удаления шлаковой корки, особенно с угловых швов или швов, расположенных в узкой, глубокой разделке между кромками;

проволочные щетки (рис. 2, б) используются для зачистки кромок перед сваркой и для удаления с поверхности шва остатков шлака. Щетки могут быть плоскими (широкими или узкими) или цилиндрическими (в виде кисти) для зачистки швов, расположенных в узком зазоре.

Наряду с ручным для зачистки применяется и механизированный инструмент. Ручные шлифовальные машинки с пневматическим или электроприводом. Зачистка кромок перед сваркой выполняется шлифовальным кругом, закрепленным на шпинделе двигателя или в ручном приспособлении. В последнем случае шлифовальный круг вращается при помощи гибкого вала, что облегчает условия работы сварщика.

Рисунок 2 - Инструмент для зачистки шва и свариваемых кромок: а - молоток - шлакоотделитель, б - щетка

Для удаления с металлических поверхностей непрочно сцепленной окалины, брызг, краски и для других работ применяются также проволочные щетки (дисковые или торцовые).

Пневматические молотки предназначены для зачистки сварных швов от шлака и брызг, для удаления дефектных участков шва и т. п.

К инструменту сварщика относят слесарный инструмент для подгонки соединяемых деталей (вилки, струбцины, кувалды), для кантовки горячих деталей, а также инструмент для наладки сварочного и технологического оборудования.

2. Технологическая часть

2.1 Подготовка металла под сварку

Подготовка металла под сварку заключается в очистке, разметке, резке и сборке. Правка в моем узле не применяется. Очистка применяется для того, чтобы очистить металл от ржавчины, краски, шлака, и т.д.

Перенос размеров детали на натуральную величину с чертежа на металл называют разметкой. При этом пользуются инструментом: рулеткой, линейкой, угольником и чертилкой. Проще и быстрее разметка выполняется шаблоном, изготовляемый из тонкого металлического листа.

При разметке заготовок учитывается укорачивания их в процессе сварки конструкции. Поэтому предусматривается припуск из расчета 1мм на каждый поперечный стык и 0,1-0,2мм на 1мм продольного шва.

При подготовке детали к сварке применяют преимущественно термическую резку. Механическую резку целесообразно выполнять при заготовке однотипных деталей, главным образом с прямоугольным сечением.

Часто кислородную резку применяют, особенно машинную, сочетают со снятием угла скоса кромок.

Очистка металла от пыли, ржавчины, окалины и т.д. является важной технологической операцией, предшествующей запуску его в производство. Очистку целесообразно проводить после правки листов, поскольку в процессе правки окисные пленки интенсивно разрушаются и отслаиваются, что облегчает последующую очистку.

Очистку чаще всего осуществляют на дробе- и пескоструйных аппаратах. Кроме этого существует способ химической очистки (травления).

Для очистки на дробеметной установке лист в вертикальном положении на тележке подают в камеру, на стенках которой размещены дробеметные аппараты, выбрасывающие с большой скоростью стальную или чугунную дробь размером 0,6-0,8 мм. Ударяясь о поверхность металла, дробь сбивает загрязнения и очищает ее. Возникающий под влиянием дробеочистки наклеп обычно незначителен и практически не влияет на механические свойства металла. Конструкция дробеструйных установок рассчитаны на многократное использование дроби. Образующаяся пыль удаляется из камеры отсасывающей системой. Примерная производительность установки 200 м 2 в час.

Пескоструйная очистка основана на абразивной обработке очищаемой поверхности струей сжатого воздуха со взвешенными в нем твердыми частицами песка. По санитарным нормам пескоструйная очистка в цеховых условиях возможна только в специальных камерах.

Химическую очистку производят на механизированных линиях, представляющих собой ряд последовательно расположенных камер. В каждой из них осуществляют одну определенную операцию процесса очистки: подогрев, травление, промывку, нейтрализацию, пассирование и т.д.

Трубы очищают от загрязнений по наружной и внутренней поверхностям на очистных станках и механизированных линиях.

На ЗиО очистка наружной поверхности труб производится на дробеструйной установке.

После того как металл выправлен, очищен и тщательно вымыт, производится разметка той поверхности, которую предстоит обработать.

Разметка. Что значит разметить заготовку? Это значит нанести на нее разметочные линии или риски, указывающие границы, до которых необходимо ее обрабатывать, чтобы она превратилась в необходимый вам элемент. Если заготовка размечена неправильно, она просто не встанет на свое место.

Металл не бумага и не дерево, по которому удобно рисовать карандашом: сего гладкой, твердой поверхности легко стираются как грифельные линии, так и меловые. Для того чтобы линии разметки прочно держались на металле и не стирались, поверхность, которую предстоит обрабатывать, нужно предварительно окрасить.

2.2 Выбор параметров режима сварки и резки

Сварка выполняется во всех пространственных положениях, сила тока зависит, от толщины метала и от пространственного положения.

Формула режима сварки.

Таблица 12 - Выбор параметров режима сварки

S м.	1-2	3	4-5	6-8	9-12	13-15	16…
D эл.	1.5-2	3	4	4	4-5	5	6

S=до 3мм. S=больше 3мм.

У=30*dk,

У=(20+6d)*dk.

K=для сварки в нижнем положении 1.

K= для сварки в горизонтальном 0.8.

K=для сварки в потолочном положении 0.9.

Y=250 в нижнем положении.

Y=200в горизонтальном.

Y =225 в потолочном.

Простая прямолинейная резка - это одна из самых часто используемых технологических операций, применяемых для нарезки заготовок простых изделий и соединительных элементов (воротников, прямых отводов, реек, шин), а также для выравнивания кромок листового материала.

Процесс кислородной резки представлен на рисунке ниже.

Разрезаемый металл предварительно нагревается подогревающим пламенем резака, которое образуется в результате сгорания горючего газа в смеси с кислородом. При достижении температуры воспламенения металла в кислороде, на резаке открывается вентиль чистого кислорода (99-99,8 %) и начинается процесс резки. Чистый кислород из центрального канала мундштука, предназначенный для окисления разрезаемого металла и удаления оксидов, называют режущим в отличие от кислорода подогревающего пламени, поступающего в смеси с горючим газом из боковых каналов мундштука.

Рисунок 3 - Кислородная резка, схема процесса

Струя режущего кислорода вытесняет в разрез расплавленные оксиды, которые, в свою очередь, нагревают следующий слой металла, способствуя его интенсивному окислению и т. п. В результате разрезаемый лист подвергается окислению по всей толщине, а расплавленные оксиды удаляются из зоны резки под действием струи режущего кислорода.

Поверхность разрезаемого листа следует очистить от окалины, краски, масла, ржавчины и грязи. Особое внимание уделяется очистке поверхности листа от окалины, поскольку она препятствует контакту металла с пламенем и струей режущего кислорода. Для этого требуется незначительный прогрев поверхности стали подогревающим пламенем резака, в результате которого окалина отскакивает от поверхности. Прогрев следует выполнять узкой полосой по линии предполагаемого реза, перемещая пламя со скоростью, приблизительно соответствующей скорости резки.

Перед кислородной резкой металл нагревается с поверхности в начальной точке реза до температуры его воспламенения в кислороде. После пуска струи режущего кислорода и начала процесса окисления металла по толщине листа резак перемещают по линии реза.

Как правило, прямолинейная кислородная резка стальных листов толщиной до 50 мм выполняется вначале с установкой режущего сопла мундштука в вертикальное положение, а затем с наклоном в сторону, противоположную направлению резки (обычно на 20-30є). Наклон режущего сопла мундштука в сторону ускоряет процесс окисления металла и увеличивает скорость кислородной резки, а, следовательно, и ее производительность. При большей толщине стального листа резак в начале резки наклоняют на 5є в сторону, обратную движению резки.

Рисунок 4 - Технология сварки емкости для воды в виде бочки

Чтоб сварить бочку надо сначала на резать 4 листа размер 825мм на 2040мм, сворачиваем лист кругом и свариваем вместе 2 края, каждого листа потом эти четыре круга свариваем в месте только чтоб швы были в разных местах свариваем по кругу ширина шва должна перекрывать ширину разделки на 1,5-2 мм. После каждого раза на до на 15 мм больше брать от места где ты варил. После каждого прохода обязательна зачищать поверхность предыдущего шва. После по середине одного из круга с верху вырезают круг и привариваем люк, когда уже бочка будит готова, внизу приваривают ножки. сварка кислородная технология оборудование

Рисунок 5 - Емкость для воды в виде бочки

2.3 Техника и технология выполнения швов

Рисунок 6 - Технология выполнения работ по сварке

Диаметр труб от 50 до 1200мм. Толщи на стенки от 2,5 мм до 25 и более, сварку ведут возможно короткой дугой, стыки труб диаметром 219 мм и более сваривают одновременно два сварщика, ширина шва должна перекрывать ширину разделки на 1,5-2 мм в каждую сторону, облицовочный шов должен иметь плавное сопряжение с поверхностью трубы.

Таблица 13 - Технологическая карта изготовления конструкции

№	Наименование операции	Содержание операции и требования	Оборудование и инструменты
1	Отчистка полости труб и заготовок от грязи, ржавчины, масла	Зачистка металла осуществляется для удаления заусениц с кромки деталей после штамповки, а также для удаления с поверхности. Кромок окалин, и шлаков. После кислородной резки,Грязи и ржавчины	УШМ АG90111 со шлиф насадкой зубило молоток
2	Разметка заготовок по чертежам	Разметка представляетсобой нанесение на металразметочных рисок выполняется с необходимыми припускомкоторый снимается при последующей обработки.служит для более точной сборки конструкции.	Разметочный стол металлическая рулетка, металлическая чертилка, угольник.
3	Резка заготовок при помощи УШМ	Резка заготовок осуществляется. При помощи УШМ по заранее Наложенным рискам	УШМ АG90111с диском по металлу
4	Подготовка кромок
5	Сборка деталей
6	Сварка	Сварка деталей конструкции проходит После выполнения всех предыдущих операций и внимательной перепроверки всей соборной конструкции	Сварочный выпрямитель ВДУ-504электроды УОНИ-13\65
7	Контроль качества		Нормативная техническая документация. Визуальный осмотр. Радиационное просвечивания швов служат специальные аппараты (РУП-150-1, РУП-120-5-1 и др.)

Швы по длине и сечению выполняют на проход и обратно ступенчатым способом. Сущность способа сварки на проход заключается в том, что шов выполняется до конца в одном направлении.

Обратно - ступенчатый способ состоит в том, что длинный предполагаемый к исполнению шов делят на сравнительно короткие ступени.

По способу заполнения швов по сечению различают однопроходные, однослойные швы, многопроходные и многослойные. Если число слоев равно числу проходов дугой, то такой шов называют многослойным.

Многослойные швы чаще применяют в стыковых соединениях, многопроходные- в угловых и тавровых. Для более равномерного нагрева металла шва по всей его длине выполняют двойным слоем, секциями, каскадом и блоками, причем в основу всех этих способов положен принцип обратноступенчатой сварки.

В конце шва нельзя сразу обрывать дугу и оставлять на поверхности металла шва кратер. Кратер может вызвать появлений трещины в шве в следствии содержания в нем примесей, прежде всего, серы и фосфора. При сварке низкоуглеродистой стали кратер заполняют электродным металлом или выводят его в сторону на основной металл.

При сварке стали, склонной к образованию закалочных микроструктур, вывод кратер в сторону недопустим ввиду возможности образования трещин.

Не рекомендуется заваривать кратер за несколько обрывов и зажиганий дуги ввиду образований оксидных загрязнений металла.

Лучшим способом окончания шва будет заполнения кратера металлом в следствии прекращения поступательного движения электродов в дугу и медленного удлинения дуги до ее обрыва.

Основными причинами возникновения сварочных деформаций и напряжений являются неравномерное нагревание и охлаждение изделия, литейная усадка наплавленного металла и структурные превращения в металле шва.

Неравномерное нагревание и охлаждение вызывают тепловые напряжения и деформации. При сварке происходит местный нагрев небольшого объема металла, который, расширяясь, воздействует на близлежащие менее нагретые слои металла. Напряжения, возникающие при этом, зависят главным образом от температуры нагрева, коэффициента линейного расширения и теплопроводности свариваемого металла. Чем выше температура нагрева, а также чем больше коэффициент линейного расширения и ниже теплопроводность металла, тем большие тепловые напряжения и деформации развиваются в свариваемом шве.

Литейная усадка вызывает напряжения в сварном шве в связи с тем, что при охлаждении объем наплавленного металла уменьшается. Вследствие этого в близлежащих слоях металла возникают растягивающие силы. Чем меньше количество расплавленного металла, тем меньшие возникают напряжения и деформации. Структурные превращения вызывают растягивающие и сжимающие напряжения в связи с тем, что они в некоторых случаях сопровождаются изменением объема свариваемого металла. Например, у углеродистых сталей при нагреве происходит образование аустенита из феррита - этот процесс сопровождается уменьшением объема. При больших скоростях охлаждения высокоуглеродистых сталей аустенит образует мартенситную структуру, менее плотную, чем аустенит; этот процесс сопровождается увеличением объема. При сварке низкоуглеродистой стали напряжения, возникающие от структурных превращений, небольшие и практического значения не имеют. Стали, содержащие более 0,35 % углерода, и большинство склонных к закалке легированных сталей дают значительные объемные изменения от структурных превращений. Вследствие этого развивающиеся напряжения оказываются достаточными для возникновения трещин в шве.

Работу по контролю качеству сварных работ проводят в три этапа:

1. Предварительный контроль, проводят до начал сварочных работ;

2. Контроль в процессе сборки и сварки (пооперационной);

3. Контроль качества готовых сварных соединений.

Предварительный контроль включает в себя: проверку классификации сварщика, дифектоскопистов и ИТР, руководящих работами по сварке, сварке и контролю; проверку качества основного металла сварных материалов, заготовок, поступающих на сборку, состояния сварочной аппаратуры. В процессе изготовления (пооперационный контроль) проверяют качество подготовки кромок и сборку, режимы сварки, порядок выполнения швов, температуру окружающей среды и сварного металла, внешний вид шва, его геометрические размеры, постоянно наблюдают за исправностью сварочной аппаратуры.

Последняя контрольная операция - проверка качества сварки в готовом изделии. Для этой цели существуют следующие виды контроля: внешний осмотр и измерение сварных соединений, испытание на плотность, просвечивание рентгеновским или гамма-лучами, контроль ультразвуком, магниевые методы контроля, люминесцентный метод контроля, металлографические исследования, механические испытания. Виды контроля качества сватаных соединений выбирают в зависимости от назначения изделия и требований, которые предъявляют к этому изделию соответствии с техническим условием или ГОСТом.

Дефекты в сварных соединениях могут быть вызваны плохим качеством сварных металлов, неточной сборкой и подготовкой стыка под сварку, нарушением технологии сварки, низкой классификацией сварщика и другим причинам. Задача контроля качества соединений - выявление возможных причин появления брака и его предупреждение.

Во избежание ошибочных выводов следует иметь в виду, что при температуре воды в сосуде ниже температуры воздуха в помещении возможно полное запотевание всей поверхности металла испытуемого изделия. Кроме того, уменьшение испытательного давления не всегда указывает на наличие дефектов, а может быть вызвано неплотностями в нагнетательной системе, присоединительной арматуре, заглушках.

Недостатками этого способа контроля являются необходимость в источниках водоснабжения и трудности, возникающие при испытаниях в зимнее время на открытом воздухе.

Вертикальные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, газгольдеры и другие крупные емкости испытывают наливом воды.

До испытания сварные швы тщательно обтирают ветошью или обдувают воздухом до получения сухой поверхности. Затем емкость заполняют водой и наблюдают за сварными швами и падением уровня воды. Продолжительность испытания, необходимого для осмотра всех швов, составляет от 2 до 24 ч в соответствии с техническими условиями. Если в течение этого времени не обнаружено пропусков воды и уровень ее не снизился, емкость считают выдержавшей испытание.

Категорически запрещается обстукивать сварные швы резервуаров, газгольдеров и других крупных емкостей в процессе испытания во избежание их разрушения. Испытание проводится при температуре окружающего воздуха не ниже 0° С и температуре воды не ниже +5 ° С.

Когда швов немного, их непроницаемость определяют, полива одну сторону шва водой из брандспойта под давлением 1-10 кгс/см2, устанавливаемым техническими условиями. Одновременно осматривают противоположную сухую сторону шва.

Проницаемость сварных швов и места дефектов определяют, следя за появлением течи, просачиванием воды в виде капель, запотеванием поверхности шва или вблизи его.

Вакуумный контроль сварных швов применяют в тех случаях, когда применение других способов почему-либо исключено. В частности, этот метод широко применяется при контроле сварных днищ резервуаров, газгольдеров, цистерн, гидроизоляционных ящиков. Он позволяет обнаружить отдельные поры диаметром до 0,004-0,005 мм, а производительность при его использовании достигает 40-60 м сварных швов в час.

Вакуум создают при помощи переносной вакуум-камеры, которую устанавливают на наиболее доступной стороне проверяемого участка шва.

В зависимости от формы контролируемого изделия и типа соединения применяются плоские, угловые и кольцевые вакуум-камеры.

Механизированная вакуум-тележка укомплектована набором переносных вакуум-камер, позволяющих контролировать различные типы сварных соединений во всех пространственных положениях.

Контроль швов газоэлектрическими течеискателями. В настоящее время применяют два вида газоэлектрических течеискателей: гелиевые и галоидные.

2.4 Основные виды дефектов и причины их возникновения. Способы исправления дефектов в сварных соединениях

1. Подрезы. Сварка после зачистки.

2. Не провар в корне шва, Утяжка. Выборка дефектного участка с последующей подваркой.

3. Чрезмерное усиление шва. Зачистка абразивным инструментом.

4. Катет недостаточного размера. Сварка после зачистки.

5. Наплыв. Зачистка абразивным инструментом; при необходимости подварка.

6. Незаплавленный кратер. Подварка после предварительной зачистки.

7. Западание между валиками. Подварка после предварительной зачистки.

8. Неравномерная ширина шва. Зачистка абразивным инструментом и подварка.

9. Наружная и продольная трещина, поры, шлаковые включения. Вырубка дефектного участка с последующей подваркой.

Сварные соединения и швы ответственных изделий и сооружений должны быть непроницаемыми для различных жидкостей и газов. Неплотности в швах снижают их прочность при вибрационных нагрузках, уменьшают коррозионную стойкость, вызывают утечку хранимых и транспортируемых продуктов и создают недопустимые условия эксплуатации сварных конструкций.

Контроль непроницаемости сварных соединений проводят в соответствии с ГОСТ 3242-79, включая следующие виды испытаний: керосином, обдувом, аммиаком, воздушным давлением, гидравлическим давлением, наливом и поливом.

Кроме этого, непроницаемость сварных соединений определяют вакуумным методом и газоэлектрическими течеискателями.

Перед проведением испытаний должны быть устранены все дефекты, выявленные внешним осмотром.

Испытание керосином основано на способности многих жидкостей подниматься по капиллярным трубкам, какими в сварных швах являются сквозные поры и трещины. Керосин обладает высокой смачивающей способностью и сравнительно малой вязкостью, что обеспечивает большой эффект этого способа контроля. Например, в отличие от воды (полярная жидкость) керосин под действием поверхностных сил проникает в мельчайшие (10^-3-2,10^-4 мм) неплотности в металле.

Испытание сварных соединений керосином проводят следующим образом. После внешнего осмотра простукивают молотком или подвергают вибрации основной металл на расстоянии 30-40 мм от шва и тщательно очищают сварное соединение от шлака, ржавчины, масла и других загрязнений. Такое простукивание или вибрация способствует лучшему удалению шлака и развитию несквозных дефектов в сквозные.

Затем с помощью пульверизатора сварные швы покрывают меловым раствором (350-450 г молотого мела или каолина на 1 л воды) с той стороны, которая более доступна для осмотра.

После высыхания мелового раствора другую сторону шва обильно смачивают керосином и выдерживают в течение определенного времени.

Исходя из экспериментальных данных Института электросварки им. Е.О. Патона, Всесоюзного научно-исследовательского института строительства трубопроводов и ряда монтажных организаций время выдержки под керосином обычно устанавливают не менее 12 ч при окружающей температуре выше 0° и не менее 24 ч - при температуре ниже 0°.

Ввиду того что при повышении температуры вязкость керосина уменьшается и скорость проникания его через неплотности шва увеличивается, для сокращения времени контроля рекомендуется швы перед испытанием нагревать до температуры 60-70° С. В этом случае время выдержки под керосином сокращается до 1,5-2 ч. Керосин наносят в процессе испытания 3-5 раз.

Соединения внахлестку, у которых один шов сплошной, а второй прерывистый, опрыскивают струей керосина под давлением со стороны прерывистого шва. Соединения внахлестку, сваренные сплошным швом с обеих сторон, испытывают керосином путем нагнетания его под давлением в межнахлесточное пространство через специально просверленное отверстие.

О наличии пор, свищей, сквозных трещин и непроваров свидетельствуют жирные желтые точки или полоски керосина на меловом слое, которые с течением времени расплываются в пятна. Поэтому необходимо тщательно следить за появлением первых точек или полосок и своевременно отмечать границы дефектных участков.

Обнаруженные дефекты устраняют, после чего сварной шов подвергают повторному контролю.

Для лучшего наблюдения за керосиновыми пятнами применяют керосин, окрашенный в красный цвет краской "Судан-III" в количестве 2,5-3 г на литр.

Эффективность контроля непроницаемости сварных швов с помощью керосина можно повысить, применяя дополнительно продувку швов сжатым воздухом под давлением 3-4 кгс/см ², разрежение атмосферного воздуха с меловой стороны шва при помощи специальных камер, вибрацию швов. Все эти меры ускоряют проникание керосина через неплотности.

С помощью керосина выявляют не только сквозные, но и поверхностные дефекты. Для этого поверхность контролируемого сварного соединения после тщательной очистки обезжиривают бензином или ацетоном и обильно смачивают окрашенным керосином. По истечении 15-20 мин керосин вытирают или смывают 5%-ным водным раствором кальцинированной соды с последующим просушиванием. Затем на поверхность сварного соединения при помощи пульверизатора наносят тонкий слой разведенного в воде мела (или каолина).

Когда мел высохнет, изделие около шва обстукивают молотком, а сам шов прогревают горячим воздухом. При этом керосин, задержавшийся ранее на дефектных участках (в случае их наличия), просачивается на меловую краску в виде пятен и полосок, по которым судят об имеющихся дефектах.

При испытании обдувом одну сторону сварного шва промазывают мыльным раствором (вода 1 л, мыло хозяйственное 100 г), а другую - обдувают сжатым воздухом, подаваемым по гибкому шлангу с наконечником под давлением 4-5 кгс/см². Расстояние между наконечником и швом должно быть не более 50 мм.

Если испытание проводят при температуре ниже 0° С, мыльный раствор готовят с частичной заменой воды спиртом (до 60 %) или с применением незамерзающей жидкости, растворяющей мыло.

Сквозные дефекты обнаруживают по появлению пузырей на промазанной мыльным раствором стороне шва.

В основу испытания аммиаком положено свойство некоторых индикаторов, например, спиртоводного раствора фенолфталеина или водного раствора азотнокислой ртути, изменять окраску под воздействием щелочей, в данном случае сжиженного аммиака.

Перед началом испытаний тщательно очищают металлической щеткой сварное соединение от шлака, ржавчины, масла и других загрязнений. Если сварку вели электродами с обмазкой основного типа, то швы, кроме того, промывают водой, иначе остатки щелочных шлаков будут реагировать в процессе испытания с индикатором, изменяя его окраску.

После такой подготовки на одну сторону шва укладывают бумажную ленту или светлую ткань, пропитанную 5%-ным раствором азотнокислой ртути (индикатором), а с другой стороны создают давление аммиака.

При контроле сварных швов небольших емкостей, а также трубопроводов в них подают аммиак в количестве 1 % объема воздуха в емкости и создают избыточное давление 1 кгс/см ² или более, но не выше расчетного рабочего.

При контроле отдельных участков шва над ними устанавливают герметичную камеру, в которой создают давление аммиака.

В обоих случаях спустя 1-5 мин аммиак, проникая через неплотности сварного шва, окрашивает пропитанную индикатором бумагу или ткань в серебристо-черный цвет. Скорость и интенсивность окраски, а также величина пятен характеризуют размеры дефектов, границы которых отмечают мелом или краской.

При использовании в качестве индикатора спиртоводного раствора фенолфталеина его тонкой струей льют на контролируемый шов. Если в шве имеются неплотности, аммиак проходит через них и окрашивает раствор фенолфталеина в ярко-красный цвет с фиолетовым оттенком.

При производстве сварных деталей и конструкций образуются дефекты различного вида, которые условно можно классифицировать на:

1. Дефекты подготовки и сборки;

2. Дефекты формы шва;

3. Наружные и внутренние дефекты.