Технология сборки и сварки вертикального цилиндрического резервуара для хранения нефтепродуктов

    Согласно  ОСТ 26.291-94,  для сварки в среде  углекислого газа выбираем сварочную  проволоку Св-08Г2С ГОСТ 2246-70.

     Таблица 4.2 - Химический состав Св-08Г2С ГОСТ 2246-70            в процентах

    

  Электродная проволока при механизированной сварке в среде углекислого газа является одним из основных элементов определяющих качество шва. Сварочная проволока служит для подвода электрического тока в зону сварки. Кроме того, сварочная проволока, расплавляясь в процессе сварки,  служит дополнительным металлом, участвующим в образовании шва.

      При температурах, близких к температуре кристаллизации,  протекает реакция раскисления сварочной ванны с углеродом.

   [FeO] + [C] = [Fe] + (CO) 

   Таблица 4.3 - Механические свойства проволоки Св-08Г2С

 
 

     Продукт реакции газ СО в металле не растворяется и не образует  с ним химических соединений, но т.к.  он образуется в кристаллизующейся ванне, то не успевает уйти в атмосферу,  захватывается растущими кристаллами и приводит к образованию  углеродистых  пор  в металле шва. Для предупреждения углеродистых пор  в  металле  шва необходимо иметь Si не менее 0,5%.

     Для предупреждения кристаллизационных трещин, вызываемых серой, необходимо присутствие Mn в соотношении с S 20...25.

     В сочетании с данной проволокой выбираем  углекислый  газ, сварочный по ГОСТ 8050-85 (двуокись  углерода, углекислота) - бесцветный, со слабым запахом,  с  резко выраженными окислительными свойствами.

     

     Двуокись  углерода нетоксична,  невзрывоопасна. Однако при концентрациях более 5% (92г/м³), двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека,  так как она тяжелее воздуха в 1,5 раза и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола и в приямках, а также во внутренних объемах оборудования. При этом снижается объемная доля  кислорода  в воздухе,  что может вызвать явления кислородной недостаточности и удушья. Предельно допустимая  концентрация  двуокиси  углерода  в воздухе рабочей зоны 9/2 г/м³ (0,5%)

   Углекислый  газ (СО₂) обладает следующими характеристиками:

   - молекулярная масса...........................………………………………….....44

     - плотность (кг/м³) при 20°С ....................…………………………..….1,977

     - нормальная температура кипения,  °С............………………………....78,9

     - теплопроводность, кал/(см * с * °С)............……………………….038 х10^-4

     - удельная теплоемкость при 2000 °С, кал/г.......……………………...0,328

     - наименьший потенциал ионизации,  В.............………………………..14,3

   В соответствии с ГОСТ 8050-85  двуокись  углерода  выпускают трех марок (состав в %): сварочную - 99,5, пищевую - 98,8, техническую - 98,5. Для сварки использовать техническую двуокись углерода не разрешается. Перед сваркой необходимо из нормально установленного баллона выпустить небольшое количество  газа. 

   Таблица 4.4 -Физико-химические показатели  ГОСТ 8050-85           в процентах 

          Для использования в качестве  флюсовой подушки выбираем флюс  марки 

АН-348А  ГОСТ 9087-81.

Назначение: механизированная дуговая сварка  и наплавка изделий широкой номенклатуры из углеродистых и  низколегированных сталей.

Сварочно-технологические  свойства.

   Устойчивость  дуги  хорошая, разрывная длина  дуги до 13 мм; формирование шва вполне удовлетворительное;  склонность металла  шва к образованию пор и  трещин низкая;  модификация флюса АН-348А требует более  тщательной сушки; отделимость шлаковой корки вполне удовлетворительная. 

  Таблица 4.5 - Состав флюса  АН-348А по ГОСТ 9087-81                                   в процентах 

   Цвет  зерен - коричневый с оттенками;   размер  зерен  0,35-3  мм; строение зерен - стекловидное; объемная масса 1,3-1,8 кг/дм³. Металлургические свойства. Относится к группе высококремнистых высокомарганцовистых оксидных флюсов с  химической  активностью А_ф = 0,7-0,75.  При сварке,  наплавке под флюсом  интенсивно протекают кремне и марганцевосстановительный процессы. Концентрация серы и фосфора в металле швов в среднем составляет 0,04% каждого. Ударная вязкость металла швов при 20°С обычно не  превышает        120 Дж/см². Данные для применения. Род и значение максимально допустимого I,  =;  1100 А;  максимально допустимая скорость сварки 120 м/ч (два электрода);  минимально допустимое напряжение холостого хода источника питания не ограничено;  сушка при температуре 400°С,    2  ч;    рекомендуемые  проволоки:  Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-10Г2. [6]

  5. Расчет режимов сварки

     Параметры режима сварки оказывают  существенное  влияние  на форму и состав шва,  и пути изменения их значений  можно  достичь желаемого результата при различном их сочетании.  Основная задача сводится к определению такого сочетания параметров,  при  котором обеспечивается требуемое качество сварного соединения при  максимальной производительности и минимальной стоимости процесса. При сварке соединений  необходимо  рационально  использовать процесс расплавления электродов для того,  чтобы заполнить  зазор стыковых швов.

Сварка обечаек  по продольным швам.

      

     S=6 мм,

     е=12 мм,

     g=2,0мм. 

1. глубина проплавления:

       Н_пр=S=6мм.                                                                   

2. диаметр электродной  проволоки:

 

     Принимаем диаметр электрода d_эл=2мм. 

     

3. сила сварочного тока:

       ,                                                                      (5.1)

     где i- допустимая плотность тока, А/мм². 

       .  

     

4. напряжение  дуги:

       ,                                                       (5.2) 

       . 
 

     

5. площадь наплавки:

 

       F_н=F_в+F_з+F_р ,                                                                     (5.3) 

     Ширина  шва е=12мм;

     

     Высота  выпуклости шва g=2,0мм. 

     Площадь выпуклой части шва:

       F_в=e*g* μ,                                                                           (5.4)

        μ=0,75,

       F_в=0,75*12*2,0=18 мм²=0,18см². 

     Площадь наплавки определяемая зазором:

       F_з=Н_пр*b,                                                                             (5.5)

       F_з=6*2=12 мм²=0,12 см². 
 

        Площадь разделки:

        F_р= ,                                                                      (5.6)

        F_р= . 

       F_н=0,18+0,12+0,125=0,425 см². 

     6) скорость подачи электродной проволоки

                                                                               (5.7)

     где α_р – коэффициент расплавления проволоки, г/А·ч;

     d_э – диаметр электродной проволоки, мм.

         Значение α_р рассчитывается по формуле

           г/А·ч.

           м/ч=7,73 см/с.

7. скорость сварки:

       ,                                                                  (5.8)

     

     

     где ά_н- коэффициент наплавки, г/А·ч; α_н=α_р·(1-ψ), где ψ – коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание. При сварке в СО₂ ψ = 0,1÷0,15; F_Ва – площадь поперечного сечения одного валика, см². При наплавке в СО₂ принимается равным 0,3÷0,7 см².

     ρ - плотность наплавленного металла. 

       α_н=18,1·(1-0,1)=16,29 г/А·ч;

       =0,55 см/с. 
 

  Сварка  фланцев с патрубками.

   Общая площадь  наплавки углового шва 

     F_HO = 0,7·K²,

  где К – катет шва, см (К = 4 мм). Тогда

  Fно = 0, 11 см²

  Dэ  = 2 мм;

  Iсв = 376 А

  Uд  = 33 В

     
 
 
 

  Рисунок 5.2 – У5 ГОСТ 16037-80

Вварка  патрубков в корпус.

    

       Fно = 0, 45 см²