Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Декабря 2014 в 15:43, курсовая работа
В последние годы при строительстве магистральных трубопроводов на-
шли применение механизированные процессы: полуавтоматическая сварка
самозащитной порошковой проволокой Иннершилд, полуавтоматическая
сварка проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа методом
STT, а также автоматическая сварка в среде защитных газов фирмы CRC —Evans AW, автоматическая сварка под флюсом на трубосварочных базах, стыковая электроконтактная сварка непрерывным оплавлением.
Покрытие |
Допустимая плотность тока (А/мм2) при диаметре электрода (мм) | |||
3 |
4 |
5 |
6 | |
Основное |
13-18,5 |
10-14,5 |
9-12,5 |
8,5-12 |
Целлюлозное |
11,3-15,5 |
11,1-14.3 |
9,1-12,7 |
7-7,7 |
Сварочный ток при сварке порошковой проволокой способом Иннершилд:
где dn – диаметр порошковой проволоки NR-208S (ø2мм, αn=13г/(А·ч)).
Площадь поперечного сечения наплавленного металла за один проход, при котором обеспечивается оптимальный режим процесса сварки, определяется по формулам:
для первого прохода при сварке встык - ,
для последующих проходов порошковой проволокой -
Рис. 6.1. Форма стыкового соединения с V-образной разделкой
При этом площадь поперечного сечения определяется по формуле:
Исходя из общей площади наплавки и площадей наплавки первого и последующих слоев, находим число проходов:
Скорость сварки определяется по формуле
где ρ – плотность наплавленного металла, г/см3; αn – коэффициент наплавки, г/(А·ч); Fн – площадь поперечного сечения наплавленного металла, см2.
Время горения дуги определяется по формуле
где D – диаметр трубопровода, м; υсв – скорость сварки, м/ч.
Количество металла, наплавляемого за один проход, рассчитывается по формуле
где gн – количество наплавляемого металла, г.
Общее количество наплавленного металла определяется как
Общее время горения дуги
Техническая
норма времени состоит из нормы штучного
времени Тшт, задаваемого рабочему на выполнение
данной работы, и нормы подготовительно-
Тшт=Тосн+Твсп+Тобс+Тотд
Сумма основного и вспомогательного времени составляет время оперативной работы:
Топ=Тосн+Твсп
Тшт=Топ+Тобс +Тотд
Если норма времени устанавливается на одно изделие, то к нему надо прибавить подготовительно-заключительное время, если же нормируемое время определяется на партию изделий из n штук, то полная норма времени на всю партию:
Тпар=nТшт+Тпз
При определении Тосн небоходимо вводить поправочные коэффициенты в зависимости от положения, вида и длины шва.
Основное время — это время, в течение которого происходит образование сварного шва:
где Тосн — основное время, мин.; Мн — масса наплавленного металла, г; Fш- площадь шва; см2; lш— длина шва, см; ρ — плотность наплавленного металла, г/см3; αн — коэффициент наплавки, г/(А·ч); 1св— сварочный ток, А.
Вспомогательное время Твсп состоит из времени, связанного со сваркой шва, и времени, связанного со сваркой изделия. Вспомогательное время, связанное со сваркой шва, включает время, затрачиваемое на смену электродов t1, измерение и осмотр шва t2, зачистку шва и кромок t3.
Время на смену катушки порошковой проволоки:
Время на измерения и осмотр шва t2 определяются умножением длины шва на 0,35 для нижнего, вертикального и горизонтального и на 0,5 для потолочных швов.
Время на зачистку швов и кромок t3 принимается равным 1-1,6 мин на 1 м шва, расположенного в нижнем, вертикальном и горизонтальном положениях и 1,5-2,3 мин для потолочных швов. Затраты на зачистку принимаются равными 0,6 мин.
Вспомогательное время, связанное со сваркой изделия, включает время на установку, поворот и снятие изделия t4, переходы сварщика и клеймение шва t5.
Время на обслуживание рабочего места Тобс (по имеющимся хронометражным наблюдениям) для ручной дуговой сварки, выполняемой на открытой площадке составляет 5% оперативного времени.
Время на отдых и естественные надобности приближенно берется равным 8% оперативного времени при ручной дуговой сварке в неудобном положении.
Таким образом, одному сварщику для сварки одного стыка необходимо
Примем, что при сварке трубопровода поточно-расчлененным методом работают 10 сварщиков:
где L – протяженность свариваемого трубопровода, м; lсек – длина секции труб, м; nсв – количество сварщиков в бригаде; nрч – рабочих часов в смене; k – коэффициент увеличения времени при сварке с подогревом (k=1,35)
Для газовой резки удельная норма расхода кислорода на 1 м реза складывается из удельной нормы расхода кислорода на резку и подогрев, а также из непроизводительных потерь (неиспользуемый остаток кислорода в баллоне 2,56 %, продувка вентилей резака, регулировка пламени, холостое горение резака, утечки 4,5 %).
В общем виде формула для расчета удельной нормы расхода кислорода, м3/м:
При lрез = 1м:
где s – толщина металла, мм; b – ширина реза, мм.
где Qa – расход ацетилена, м3/с; tn – время подогрева, с.
Число захлестов на 100 км трубопровода:
Расход газа на захлесты:
Норма расхода Нэ (кг) покрытых электродов и сварочной проволоки определяют исходя из длины шва lш (м) и удельной нормы расхода электродов Gэ на 1 м шва данного типоразмера:
Всего электродов на сварку участка трубопровода:
В общем виде удельную норму расхода определяют
где mн - расчетная масса наплавленного металла, кг/м; кр - коэффициент расхода, учитывающий потери электродов и проволоки; ρ – плотность наплавленного металла, г/см3; F — площадь поперечного сечения наплавленного металла шва в мм2.
При сварке тонкопокрытыми электродами ρ = 7,5 г/см3; толстопокрытыми - р = 7,8 г/см3. Площадь FH подсчитывают по сумме площадей элементарных геометрических фигур, на которые она может быть разбита.
Для электродуговой сварки необходимые размеры конструктивных элементов швов сварных соединений берут из руководящих документов и чертежей сварных узлов.
Коэффициент расхода при сварке покрытыми электродами
где kо - коэффициент, учитывающий потери электродов на огарки, представляет отношение длины стержня электрода к его расплавляемой части (); kn - коэффициент, учитывающий массу покрытия
где k - коэффициент массы покрытия; mэ – масса электрода, г; mст — масса стержня полной длины, г; lo - длина обмазочной части стержня электрода, см; m - масса 1 см электродной проволоки, г/см; ky — коэффициент, учитывающий невозвратные потери металла электрода:
где ψ - коэффициент потерь, характеризующий потери металла электрода на испарение, разбрызгивание и окисление.
Дефекты в сварных соединениях трубопроводов и других конструкций встречаются при нарушениях технологии сварки, неправильном выборе сварочных материалов и неудовлетворительном их хранении, неудачном выборе способа сварки и режима, неудовлетворительной подготовке изделий под сварку и т. п. Сам термин дефект определяют как каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией. По ГОСТ 7512-82 указывают характер, число и размеры дефектов.
Принято разделять дефекты подготовки и сборки стыков под сварку и сварочные дефекты. Последние могут быть наружными (дефекты формы швов) или поверхностными и внутренними. Дефекты подготовки и сборки возникают при электродуговой сварке по следующим причинам: неправильный угол скоса кромок в швах с различной разделкой; слишком большое или малое притупление по длине стыкуемых плоскостей кромок; непостоянство зазора между кромками; несовпадение стыкуемых плоскостей кромок; расслоения и загрязнения на кромках и т.п. Причинами подобных дефектов могут быть неисправности центраторов; недоброкачественность исходных материалов; ошибки в чертежах. также низкая квалификация и культура труда слесарей-монтажников.
Наружные дефекты часто связаны с изменением геометрических форм и размеров шва. Это выражается в виде неравномерной ширины и высоты усиления шва, в ослаблении или излишнем усилении шва, грубой чешуйчатости. Эти дефекты вызваны либо нарушением режимов сварки, либо недостаточной квалификацией сварщика или ручной сварки. Неравномерность шва и его грубая чешуйчатость, являясь концентраторами напряжений, создают условия для распространения трещин в металле шва. Некоторые наружные дефекты часто рассматривают как поверхностные несплошности швов (подрезы, незаваренные кратеры, прожоги, наплывы, свищи и т.п).
Рис. 9.1.1. Возможные дефекты сварных стыков:
1 - подрез; 2 - отсутствие усиления; 3 - чрезмерное усиление; 4 - пористость; 5 - шлаковые включения; 6 - наружная трещина; 7 - внутренняя трещина; 8 - непровар корня шва; 9 - несплавление; 10 — прожог
Радиографический метод контроля имеет несколько разновидностей. При сооружении трубопроводов наибольшее распространение получили рентгено- и гаммаграфирование. Радиографический метод основан на ослаблении ионизирующего излучения, прошедшего через контролируемое изделие за счет поглощения и рассеяния. Степень ослабления зависит от толщины и плотности контролируемого объекта, а также от интенсивности и энергии самого излучения. Ослабленное металлом сварного шва ионизируемое излучение регистрируется с помощью радиографической пленки. Под действием излучения на пленке образуется скрытое изображение, которое становится видимым после фотообработки в проявителе и закрепителе. Для сокращения времени просвечивания и обеспечения лучшей выявляемости дефектов используют флюоресцентные и металлические экраны,
В промышленной радиографии эффективно используют флюоресцентные экраны. Стандартный кальций-вольфрамовый экран не снижает уровень рассеянного излучения, и качество радиографических изображений, получаемых с применением этих экранов, не столь высоко, как качество изображений, получаемых с применением свинцовых экранов. Однако кальций-вольфрамовые экраны позволяют значительно сократить время экспозиции, особенно в случае рентгеновского излучения, усиливая его приблизительно в 100 раз. Они существенно меньше усиливают гамма-излучение (приблизительно в 20—40 раз). Низкая контрастность изображения характерная для гаммарадиографии, в сочетании с нерезкостью изображения, вызываемой применением кальций-вольфрамовых экранов, приводит к низкой чувствительности метода и ошибкам при выявлении дефектов.
Экраны из свинцовой фольги, расположенные с обеих сторон рентгеновской пленки, широко используются в промышленной радиографии. Они выполняют две основные функции:
Флуорометаллические экраны совмещают преимущества и флуоресцентных и свинцовых экранов — они представляют собой свинцовый слой, покрытый флуоресцентным составом. Эти экраны позволяют весьма существенно сократить экспозицию — в зависимости от энергии излучения и продолжительности экспозиции.
Четкость изображения здесь значительно выше, чем при использовании обычного флуоресцентного экрана, а более высокая контрастность, образованная ярким излученным изображением, позволяет повысить чувствительность метода в обнаружении дефектов.
Рентгеновские лучи являются разновидностью электромагнитных колебаний и имеют длины волн 6ּ10-13 — 10-9м с частотой излучения 0,5ּ1021 — 3ּ1017 Гц. Источником получения рентгеновских лучей является рентгеновская трубка, которая имеет баллон с двумя электродами — анодом и катодом. Рентгеновское излучение генерируется при торможении электронов на аноде, испускаемых катодом. В практике радиационной дефектоскопии применяют аппараты двух типов: с постоянной нагрузкой и импульсные. В трубопроводном строительстве нашли применение аппараты-моноблоки с постоянной нагрузкой, у которых рентгеновская трубка и трансформатор смонтированы в единые блок-трансформаторы, залитые маслом или заполненные газом; аппараты используют как для фронтального просвечивания направленным пучком излучения, так и для панорамного — кольцевым пучком излучения. Для работы в полевых условиях широко используют портативные аппараты первого типа и импульсные аппараты с малой массой и размерами.
В аппаратах моноблоках используют рентгеновские трубки с неподвижным анодом и полуволновую электрическую схему без выпрямителя. В импульсных аппаратах применяют рентгеновские трубки, имеющие конусный анод и двухдисковый катод с отверстиями, концентрично расположенными относительно оси анода. Электрические схемы импульсных аппаратов имеют разрядник и пик-трансформатор. Вспышка рентгеновского излучения в импульсном аппарате, питаемого от трансформатора, возникает в рентгеновской трубке под действием короткого импульса высокого напряжения, формируемого с помощью электронного ключа и разрядника.
Напряжение на трубку подается со вторичной обмотки импульсного пик-тансформатора в момент разрядки конденсатора через его первичную обмотку. Частота вспышек в импульсных рентгеновских аппаратах составляет 0,2—15 Гц, и импульс тока достигает 100—200 А.
Для контроля качества сварных соединений трубопроводов гаммаграфированием в полевых условиях применяют переносные и передвижные гамма-дефектоскопы, которые имеют защитные радиационные головки, обеспечивающие защиту оператора за счет снижения мощности дозы до допустимого уровня. При просвечивании сварных соединений в переносных гамма-дефектоскопах с помощью дистанционного управления открывают затвор радиационной головки и используют направленный пучок излучения. Такие дефектоскопы называют шлангового типа.