Сварка котла цистерны с использованием лазерных операций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сварка котла цистерны с использованием лазерных операций

На сегодняшний день сварка цистерн для перевозки жидкостей осуществляется с помощью электродуговой сварки с использованием специализированного технологического оборудования. При изготовлении деталей вращения и конических деталей применяются роликовые стенды для сборки и сварки. Они предназначены для вращения изделий со сварочной и установочной скоростью. На рисунке 1 показан участок сборки днища с обечайкой на таком стенде.

Рисунок 1. Стенд сборки днища с обечайкой

Стенды с регулируемой скоростью применяются для автоматической и электрошлаковой сварки круговых швов. Стенды с установочной скоростью применяются при сборке, контроле, отделке и испытаниях. Также для сварки деталей вращения применяют вращатели. Они предназначены для вращения изделий вокруг одной оси со сварочной регулируемой скоростью или с установочной нерегулируемой скоростью. Вращатели используют для автоматической, полуавтоматической и ручной сварки круговых швов, наплавки цилиндрических и конических поверхностей, контактной сварки и термической резки, в случаях, когда не требуется изменять положение оси вращения изделия. При сварке больших цилиндрических изделий применяют вращатели с горизонтальной осью. На рисунке 2 приведены примеры автоматизации процесса сварки цистерн.

Рисунок 2. Примеры автоматизации процесса сварки цистерн

В последнее время в промышленности активно используется лазерная сварка. Лазерная сварка имеет ряд существенных преимуществ перед дуговой.

Для лазерной сварки характерным является высокие скорости охлаждения при кристаллизации шва и минимальное время пребывания металла шва и околошовной зоны при высоких температурах. Эти условия обеспечивают мелкодисперсную структуру околошовной зоны, которая при ЛС более чем в четыре раза мельче, чем при аргонодуговой сварке. Малая ширина зоны термического влияния практически исключает её водородонасыщение, обеспечивает высокую коррозионную и сероводородную стойкость, исключает охрупчивание в зоне термического влияния, в том числе при низких температурах. Выполненные исследования [1] показали высокую экономическую эффективность и экологичность лазерной сварки газонефтепроводных труб в сопоставлении с дуговой сваркой. Это обусловлено следующими преимуществами лазерной сварки:

эксплуатационная надежность лазерных сварных соединений близка к показателям основного металла;

лазерная сварка выполняется за один проход, без разделки кромок;

производительность лазерной сварки в 5-10 раз выше в сопоставлении с дуговыми методами;

расход присадочной проволоки в 30 раз ниже;

исключаются затраты на разделку кромок;

применение лазерной сварки позволяет существенно улучшить экологическую ситуацию, так как из технологического цикла исключается использование флюса и электродов.

Исследования показали [1] прочностные и пластические свойства лазерных

сварных соединений, долговечность коррозионную стойкость, технологическую прочность и на сероводородное растрескивание показали преимущества лазерных сварных соединений перед дуговыми. Установлено, что эксплуатационная надежность лазерных сварных соединений близка к показателям основного металла. Это объясняется, прежде всего, тем, что лазерная сварка позволяет обеспечить мелкодисперсную структуру металла шва и зоны термического влияния (ЗТВ). По своим размерам ЗТВ лазерных сварных соединений не превышает 0,7-1,2 мм, тогда как при дуговой сварке ЗТВ достигает 7?10 мм, что является одной из причин разрушений трубопроводов. Однако после лазерной сварке твердость металла шва и ЗТВ находятся на недопустимо высоком уровне и достигала 370 - 410 НV. Для обеспечения рекомендуемой нормативными документами твердости (не более 260 НV) металла шва и зоны термического влияния лазерных сварных соединений может использоваться двулучевая лазерная сварка (рисунок 3).

сварка цистерна лазерный

Рисунок 3.Схема сварки двумя лазерными лучами

сварка цистерна лазерный

Двулучевая лазерная сварка позволила, наряду с высокими механическими свойствами сварных соединений, снизить твердость металла шва и зоны термического влияния. Наличие двух лучей позволило на стали толщиной 8 - 10 мм увеличить свариваемый зазор с 0,3 мм (при однолучевой лазерной сварке) до 1 мм, на стали толщиной 16 мм - до 2 мм.

Еще больший эффект можно получить [2] при использовании трехлучевой сварки, что подтверждает форма шва, изображенная на рисунке 4.

Рисунок 4. Лазерная сварка встык по зазору 0,15 мм стали 17Г1СУ толщиной 10 мм на мощности излучения 10 кВт, скорости сварки 1,0 м/мин: а - однолучевая лазерная сварка; б - двухлучевая лазерная сварка; в - трехлучевая лазерная сварка

Исходя из сказанного выше для сварки обечаек и крепления днищ цистерн предлагается использовать трехлучевой СО2-лазер с адаптивным управлением каждым лучом и, следовательно, процессом сварки с высоким качеством при переменных параметрах объекта в реальном масштабе времени. На рисунке 5 приведена структурная схема системы сварки обечаек.

Рисунок 5. Структурная схема системы сварки обечаек

Литература

1.А.Г. Игнатов Российские лазерные технологии. Состояние и перспективы. РИТМ. Машиностроение.-2015.№2.- с.10-24

2.А.Н. Грезев Тридцать лет по пути лазерных термических технологии. // Чёрная металлургия. ? 2004. ? №9. ? С.40-44

3.. А. Игнатов Лазерная сварка сталей мощными СО2 - лазерами . Часть 1 // Фотоника-2008.№6.- с.10 - 17.

Размещено на Allbest.ru