Технологический процесс изготовления корпуса аппарата

Технологический процесс изготовления корпуса аппарата

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА

ФИЛИАЛ РОССИЙСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА НЕФТИ И ГАЗА

Курсовая работа

На тему

‹‹Технологический процесс изготовления корпуса аппарата››

Задание на курсовой проект

Технологический процесс изготовления корпуса аппарата

Исходные данные: Чертёж общего вида

Номинальная ёмкость0.5 м³

Поверхность теплообмена 252 м²

Давление в колонне6.0 ÷ 6.6 МПа

Температура средыдо 80°С

Среда в аппаратекоррозионная, токсичная

Разработать: 1. Чертёж общего вида корпуса аппарата с отдельными узлами.

. Определить габаритность аппарата.

. Выбрать материал для изготовления.

. Расчёт толщины стенки корпуса и днища.

. Определить свариваемость выбранной марки стали.

. Выбрать размер листов для изготовления аппарата.

. Определить оптимальный вариант раскроя корпуса.

. Выбрать метод сварки и требуемой разделки кромок.

. Рассчитать режим сварки и выбрать сварочный материал.

. Разработать маршрутный техпроцесс изготовления корпуса и операционные карты.

. Выполнить чертёж компоновки “станок-изделие-инструмент”

сталь сварка аппарат корпус кипятильник

Аннотация

Пояснительная записка содержит 24 страницы, в том числе 1 рисунок, 4 таблицы, 16 источников.

Графическая часть выполнена на 2 листах, формата А1.

В данном проекте разработан чертёж общего вида корпуса кипятильника и технологический процесс его изготовления. Произведён выбор материала для изготовления корпуса, выполнен расчёт толщины стенки корпуса и днища.

Оценена свариваемость выбранной марки стали.

Определены размеры листов для изготовления корпуса аппарата методом карт и принят оптимальный вариант раскроя корпуса. Выполнен расчёт режимов сварки и выбор сварочного материала.

Разработан маршрутный технологический процесс изготовления корпуса аппарата и операционные карты.

Проектом предусмотрено применение рационального высокопроизводительного оборудования, специальных приспособлений, режущего и мерительного инструмента для обеспечения экономически целесообразных методов изготовления.

Содержание

Введение

. Выбор материала детали (сборочной единицы)

. Расчет толщины стенки аппарата

. Габаритность нефтехимической аппаратуры

. Раскрой корпуса

.1 Метод обечаек

.2 Метод карт

. Расчёт размеров заготовок днищ и составление карты раскроя

. Технологический процесс изготовления корпуса аппарата

.1 Входной контроль

.2 Правильная операция

.3 Разметочная операция

.4 Газо-резательные операции

.5 Сварочные операции

.6 Выбор режима автоматической сварки под флюсом

.7 Гибочные операции

.8 Обработка торцев обечаек

.9 Сборочно-сварочные операции

. Термическая обработка

. Контроль качества сварных соединений

. Список использованных источников

Введение

Современный уровень нефтегазоперерабатывающего и нефтехимического производства требует проектирования и изготовления машин и аппаратов высокого качества. Последнее возможно при оптимальном сочетании следующих технико-экономических показателей: максимальный рабочий объем; высокая производительность; простота, надежность и безопасность в работе; наименьшая энерго- и металлоемкость; высокая степень автоматизации; максимальный срок службы.

Специфические условия работы нефтегазоперерабатывающего и нефтехимического оборудования, характеризуемые часто высокими рабочими параметрами (температурой, давлением, концентрацией и агрессивностью рабочих сред), предъявляют следующие требования к машинам и аппаратам.

Механическая прочность - способность выдерживать рабочие нагрузки -

Устойчивость - способность аппаратов сохранять в рабочем состоянии свою первоначальную форму.

Долговечность - расчетный срок службы аппарата или машины; обычно при расчетах его принимают равным 10-15 годам.

Герметичность - способность аппарата или машины не пропускать находящуюся в них под давлением рабочую среду, так как утечка ее в условиях взрывопожароопасного производства может привести к аварии или отравлениям. Герметичность достигается в результате изготовления цельносварных конструкций или установки уплотнений в разъемных соединениях.

Простота устройства, обслуживания и ремонта.

Технологичность конструкции - простота и невысокая стоимость изготовления, стандартизация и нормализация узлов и деталей, правильный выбор допусков.

Надежность и безопасность во время эксплуатации - наличие оградительных и предохранительных устройств.

Транспортабельность - возможность транспортирования машин, аппаратов по железной дороге к месту монтажа

Экономичность - минимальная стоимость проектирования, изготовления и эксплуатации.

Высокие производительность и КПД.

Стабильное обеспечение требуемых технологических режимов в условиях непрерывного автоматизированного производства.

Удовлетворение требованиям технической эстетики.

Все указанные требования взаимосвязаны, поэтому необходимо их оптимальное сочетание.

Основными параметрами, по которым выбирают конструкционный материал для изготовления аппарата и выполняют расчет элементов на прочность, являются давление, температура и концентрация рабочей среды.

Массообменными или диффузионными называют процессы, при которых вещество из одной фазы переходит в другую путем диффузии при определенных рабочих условиях. К таким процессам относятся ректификация, абсорбция, десорбция, адсорбция, экстракция и сушка. В общем случае аппараты, в которых протекают указанные процессы, называются массообменными.

Абсорбция - объёмное поглощение веществ жидкостью или твёрдым телом. Адсорбция - поглощение веществ из растворов газов поверхностью твёрдого тела или жидкостью. Абсорбцию и адсорбцию используют для извлечения из природных и попутных газов, а также из газов нефтеперерабатывающих заводов пропан-пропиленовой, бутан-бутиленовой, бензиновой фракций, которые служат сырьем для нефтехимической промышленности.

1. Выбор материала детали (сборочной единицы)

Согласно ОСТ 26-291-79 для изготовления сосудов и аппаратов применяют стали выплавленные в мартеновских и электрических печах, а также углеродистые, низколегированные, марганцевые, марганцево-кремнистые стали. А также стали и сплавы, выплавленные электрошлаковым, вакуумно-дуговым, индукционным или другими специальными методами. При выборе материалов для изготовления сосудов и аппаратов руководствуются следующими параметрами: расчётное давление, температура стенки, химический состав и характер среды (коррозионно-активный, взрывоопасный, токсичный и т.п.) и технологические свойства материалов.

Высоколегированные углеродистые стали являются основными конструкционными материалами для изготовления нефтегазохимического оборудования. Все высоколегированные стали классифицируются по свойствам и структуре.

Классификация высоколегированных сталей по свойствам:

группа - коррозионностойкие, нержавеющие стали.

группа - жаростойкие, работающие в слабонагруженном состоянии, при  температуре выше 550 С

группа - жаропрочные стали, работающие в нагруженном состоянии в течение определённого времени, окалиностойкие.

Классификация высоколегированных сталей по структуре:

класс - стали мартенситной структуры.

класс - стали ферритной структуры.

класс - стали аустенитной структуры.

класс - стали мартенситно-ферритной структуры.

класс - аустенитно-ферритной структуры.

класс - стали аустенитно-мартенситной структуры.

В нефтегазохимическом машиностроении в аппаратостроении наиболее широко используются хромистые, хромоникелевые и хромоникельмолибденовые, а также специальные высоколегированные стали 1 группы.

Широкое распространение в аппаратостроении имеют двухслойные стали, в которых коррозионно-стойкий плакирующий слой совместной горячей прокаткой или прессовкой наносится на основной слой из углеродистой стали.

В данном курсовом проекте рассматривается абсорбер. Колонна представляет собой вертикальный однокамерный цилиндрический для разделения газовой смеси на составные части растворением одного или нескольких компонентов. Аппарат состоит из корпуса и насадок. Корпус является основной несущей конструкцией аппарата (колонны).

Абсорбер является аппаратом, работающем под давлением, поэтому он изготовлен в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.003-74 ²Сосуды и аппараты. Стальные, сварные².

Рабочие параметры аппарата:

Максимальная температура80°С

Рабочее давление6 МПа

Расчетное давление6.6 МПа

Средакоррозионная, токсичная

На основании этих данных по справочнику выбираем легированную сталь марки Х18Н10Т, её пределы применения:

Рабочая температура-253 ÷ 610

Давление средынеограниченно

Средасреднеагрессивная

2. Расчёт толщины стенки аппарата

- для обечаек:

81,23

- для днищ:

Р_р - расчётное давление (мПа) = 6,6

D_вн - внутренний диаметр (мм) = 3636

 -допускаемое напряжение (мПа) = 151

φ - коэффициент прочности продольного сварного соединения в обечайках = 1

С - прибавка к расчётной толщине на коррозию

R_вн - радиус кривизны в вершине эллиптического днища равный

 ,

σ - нормативно допускаемое напряжение = 159 (табличное)

η - поправочный коэффициент = 0,95

Величина φ =1 принимают в случае стыковых сварных соединений, выполненных автоматической сваркой под слоем флюса.

Вывод: примем толщину стенки обечайки равной 85 мм днища равной 85 мм

3. Габаритность нефтехимической аппаратуры

В зависимости от размеров аппараты разделяются на габаритные и негабаритные. Негабаритная нефтехимическая аппаратура в свою очередь подразделяется на относительно и абсолютно негабаритную. Относительно негабаритная аппаратура имеет 5 степеней относительной негабаритности.

Длина и вес аппарата 26670 мм позволяет транспортировать на двух четырехосных платформах,   длина одной платформы составляет:   мм.

Отклонение продольной оси аппарата от оси железнодорожного полотна с кривизной R=320 м составляет (по ф. 7),

Концы аппарата отклоняются наружу кривой пути на величину (ф.8),

Увеличение расчетного габарита за счет разбега и износа ходовых частей

K=57.5 мм

Боковая габаритность при наружном диаметре аппарата :

Д=3636+2составляет:

А=Д+2(С+К)=3808+2(201,284+29,0375)=4268,643 мм

Расчётный аппарат с боковой негабаритностью 4 степени и должен быть изготовлен и собран в заводских условиях. Все аппараты, относящиеся к категории габаритных и относительно негабаритных (любой степени), вписываются в габарит подвижного состава железнодорожного транспорта, следовательно транспортируются в собранном виде. По условию грузоподьемности или большой длины необходимо транспортировать аппарат на двух платформах, и его устанавливают таким образом, чтобы оси вращения опор находились в центре тяжести платформы.

4. Раскрой корпуса

Длина корпуса = 25330 мм

Ширина развертки корпуса11684 мм

Развертка корпуса 2533011684

Площадь развёртки корпуса аппарата в равна:

Выбираем метод изготовления корпуса аппарата - методом обечаек.

4.1 Метод обечаек

По Гост 19903-74 подбираем листовой прокат. Если использовать листовой прокат максимальной ширины, то минимальное количество обечаек составит:

Следовательно, корпус длиной 25330 мм может быть изготовлен минимум из семи обечаек

Берём 7 листов металлопроката толщиной 85 мм:

листов размером 3800 Х 6000

листа размером 3400 Х 6000

Для устранения возможного перекоса торцевых кромок, возникающих при вальцовке, у каждого листа обрезаем торцы на 20 мм:

Ширина листов составит:

Лист 1: 3800-2·20= 3760 мм

Лист 2: 3800-2·20= 3760 мм

Лист 3: 3800-2·20= 3760 мм

Лист 4: 3800-2·20= 3760 мм

Лист 5: 3800-2·20= 3760 мм

Лист 6: 3400-2·20= 3360 мм

Лист 7: 2930-2·20= 2890 мм

Длина листа:

Лист 1: 6000-2·20= 5960 мм

Лист 2: 6000-276= 5724 мм

Карта раскроя корпуса приведена в приложении.

Определяем допустимые предельные отклонения:

на длину корпуса аппарата:

на длину окружности:

Учитывая относительно небольшие размеры листового проката и марку стали, обработку кромок можно проводить любым из применяемых способов.

Проверим возможность использования наиболее дешёвого способа - кислородную резку.

Определим действительные отклонения при обработке кромок листового проката:

а) по длине окружности:

Где:

= 1,1 - действительное отклонение при кислородной резке по 1 классу точности листового проката шириной 3800 мм.

=5 - допускаемое отклонение на сварочный зазор при сварке шва автоматической сваркой (ГОСТ 8713-79)

n = 2 - число сварных швов в обечайке

б) по длине корпуса аппарата:

Где:

 = 1,4 - действительное отклонение при кислородной резке по 1классу точности кромок листа при длине 6000 мм.

 = 5 - допуск на сварочный зазор при сварке шва автоматической сваркой (ГОСТ 8713-79)

n = 7 - число обечаек

Следовательно, кислородная резка удовлетворяет требованиям по точности изготовления аппарата.

Определим процент отходов при раскрое корпуса, :

Определим приведённую длину сварных швов при изготовлении корпуса:

, где

 -длина продольных швов, мм

- коэффициент трудоёмкости сваривания кольцевых швов, равен 1,25

 -длина1-го кольцевого шва, мм

4.2 Метод карт

По Гост 19903-74 подбираем листовой прокат. Если использовать листовой прокат максимальной ширины, то минимальное количество листов в обечайке составит 4.

Следовательно, корпус длиной 25330 мм может быть изготовлен минимум из трех обечаек

Берём 8 листов металлопроката толщиной 85 мм:

листов размером 3000 Х 9000

листа размером 3000 Х 7500

Для устранения возможного перекоса торцевых кромок , возникающего при вальцовке обечаек значительной длины , целесообразно обрезку их проводить на готовой обечайке. У каждой обечайки подрезаем торцы на 20 мм, следовательно длина обечаек подготовленных к стыковке составит:

Обечайка 1: 9000-2·20=8960 мм

Обечайка 2: 9000-2·20=8960 мм

Компенсирующая обечайка 3: 25330-2·8960=7410 мм

Определены размеры карт по ширине. У листов шириной 3000 мм каждую кромку листа обрежем на 20 мм, следовательно, ширина карты будет:

=В-2·20=2960 мм

Учитывая толщину металла S=85 мм, предусматриваем автоматическую сварку с двухсторонним швом без разделки кромок на флюсовой подушке (АФ).

По ГОСТ 8713-79 для сварки стали S=85 . По вышеуказанной технологии сварочный зазор составит а=2 2 мм.

Определим ширину компенсирующей карты с учетом зазоров под сварку:

+3а)=11684-(3·2960+3·2)=2798 мм

Допускаемое отклонение

а) на длину корпуса аппарата

на длину окружности:

Учитывая относительно небольшие размеры листового проката и марку стали, обработку кромок можно проводить любым из применяемых способов.

Проверим возможность использования наиболее дешёвого способа - кислородную резку.

Определим действительные отклонения при обработке кромок листового проката:

а) по длине окружности:

Где:

 = 1,1 - действительное отклонение при кислородной резке по 1 классу точности листового проката шириной 3000 мм.

 = 5 - допускаемое отклонение на сварочный зазор при сварке шва автоматической сваркой (ГОСТ 8713-79)

n = 4 - число сварных швов в обечайке

б) по длине корпуса аппарата:

Где:  = 1,4 - действительное отклонение при кислородной резке по 1классу точности кромок листа при длине 9000 мм.  = 5 - допуск на сварочный зазор при сварке шва автоматической сваркой (ГОСТ 8713-79)

n = 3 - число карт

Определим процент отходов при раскрое корпуса,

Определим приведённую длину сварных швов при изготовлении корпуса:

Где

 -длина продольных швов, мм

 - коэффициент трудоёмкости сваривания кольцевых швов, равен 1,25

 -длина1-го кольцевого шва, мм

Описание варианта раскроя корпуса аппарата:

5. Расчёт размеров заготовок днищ и составление карты раскроя

- Эллиптическое днище:

Разверткой днища является круг, диаметр которого определяем по формуле

, где

D - диаметр аппарата равен мм

D_н - наружный диаметр аппарата равен 3806 мм

По ГОСТ 19903-74 листового проката при толщине 85 мм и вычисленному диаметру развёртки, равному 3892 мм выбираем стальной лист 85×3800×4000 мм

Протяженность сварного шва при изготовлении эллиптического днища равна его диаметру: L = 3636 мм

6. Технологический процесс изготовления корпуса аппарата

Технология изготовления корпуса аппарата подразумевает определённую последовательность операций. Наиболее характерной является следующая:

-  Контрольная (входной контроль листового проката).

-       Правильная

-       Разметочная

-       Газорезательная

-       Сборочная (сборка карт под сварку)

-       Сварочная

-       Вальцовочная

-       Сборочная

-       Сварочная

-       Калибровочная

-       Газорезательная (подрезка торцев обечайки)

-       Сборочная (сборка кольцевых швов)

-       Сварочная

-       Контрольная

6.1 Входной контроль

На предприятии-изготовителе сосудов и аппаратов материалы до запуска в производство должны приниматься отделом технического контроля. При этом проверяется соответствие материалов требованиям чертежа, стандартов и технических условий. При необходимости проводится определение химического состава материала, его механических свойств в заводской лаборатории. Данные сертификатов или результаты испытаний материалов, нагруженных давлением деталей сосудов и аппаратов, подведомственных Ростехнадзору, должны вноситься в заводской паспорт изделия.

6.2 Правильная операция

Процесс правки основан на свойстве металла пластически деформироваться, т.е. принимать приданную ему форму при напряжениях выше предела текучести. Для правки листового проката широко применяют технологию холодной машинной правки на многовалковых листоправильных машинах.

Критерием оценки необходимости применения правки является толщина стенки аппарата. При мм правку, как правило не применяют.

6.3 Разметочная операция

Разметка листовых заготовок осуществляется с целью указания границ обработки и рационального раскроя листа для наиболее полного использования металла. Разметка листового проката производится на специальных столах или плитах.

При разметке используют металлические рулетки (ГОСТ 7502-80 3 класс). При необходимости точных измерений используют металлические рулетки РЗ-10 с миллиметровым делением шкалы. Вспомогательными инструментами являются - линейка, циркуль, шнур, керн, молоток, чертилка.

Допускаемые отклонения на размеры при разметке листов:

6.4 Газорезательные операции

Термическую резку применяют для раскроя металла, операций разделительной резки металла и подготовки кромок под сварку, для вырезки дефектных участков сварного шва, вырезки отверстий в корпусе аппарата под арматуру и других операций.

В аппаратостроении для сталей различных структурных классов используют следующие виды термической резки: кислородная, кислородно-флюсовая и плазменная. Наиболее широко применяются машинная кислородная резка. В качестве горючего газа используют ацетилен, пропан, реже природный газ.

Кислородно-флюсовой резке подвергают высоколегированную сталь, чугун, сплавы меди и алюминия, зашлакованный металл. В качестве флюсов используют порошки определённого состава. Так для резки хромистых и хромоникелевых сталей могут быть использованы флюсы следующих составов:

-  Железный порошок

-       Кварцевый песок

-       Доломитизированный известняк

-       Двууглекислый натрий, фосфористый кальций.

Всё большее развитие в аппаратостроении получает процесс плазменной технологии: резки, сварки, поверхностное упрочнение. Для плазменной резки используют плазматроны специальной конструкции, при этом в качестве плазмообразующей среды используют различные газы: сжатый воздух, кислород, азотно-кислородную смесь, азот, азотно-водородную смесь, аргоно-водородную смесь. Выбор рабочей среды обусловлен обрабатываемым материалом.

Отдадим предпочтение плазменной резке толщиной 85 мм, как наиболее надёжному способу.

6.5 Сварочные операции

Сварочные операции являются основными в производстве нефте-химической аппаратуры. Одним из основных факторов эксплуатационной надёжности аппарата является правильно выбранная, качественно выполненная технология сварки.

Выбор способа и технологии сварки определяется химическим составом и свариваемостью стали, её толщиной и конструктивными особенностями изделия.

Сосуды и аппараты, в зависимости от конструкции и размеров, могут быть изготовлены всеми видами промышленной сварки. Однако наибольшее применение в настоящее время имеет автоматическая сварка под слоем флюса.

Сварка должна производиться в соответствии с технологической документации, разработанной с учётом требований ГОСТ, специфики изделий и свариваемых изделий. Технологическая документация должна содержать указания по технологии сварки сталей, принятых для изготовления сосудов и аппаратов и их элементов, включая требования к присадочным материалам, предварительному и сопутствующему подогреву, термической обработки, видам и объёму контроля. Все сварочные операции производятся, как правило, при положительных температурах в закрытых отапливаемых помещениях.

Кромки подготовленных под сварку элементов должны быть зачищены и обезжирены на ширину не менее 20 мм, и не должны иметь ржавчины, масло и прочих загрязнений. Подавляющее большинство сварных соединений представляют собой стыковые двухсторонние швы, но в зависимости от толщины стенки аппарата допускается и односторонние швы без скоса кромок, при этом он должен быть выполнен способом, обеспечивающим провар по всей толщине свариваемого металла.

В сварных соединениях не допускаются следующие наружные и внутренние дефекты: трещины всех видов и направлений (в том числе и микротрещины, выявленные при микроисследовании); непровары (несплавления), расположенные в сечении сварного соединения; свищи и пористость наружной поверхности шва; подрезы, прожоги и незаплавленные кратера; смещение и совместный увод кромок свариваемых элементов выше норм, предусмотренных стандартом; несоответствие форм и размеров швов требованиям стандартов, технических условий и чертежей на изделие.

Стыкуемые листы в горизонтальной плоскости выравнивают при помощи клиньев. Закрепляют стыкуемые детали механическими, магнитными или пневматическими прижимами, обеспечивающими плоскостность стыкуемых кромок. Одновременно со сборкой стыкового соединения устанавливают технологические планки для начала и окончания сварного шва. После сварки эти планки срезают механическим способом или газовым пламенем.

При сварке заготовок для фиксации и закрепления используются различные струбцины, стяжки, скобы, клинья, домкраты, а также унифицированные детали и элементы универсально-сборочных приспособлений (УССП): плиты сборочные, фиксаторы, упоры, прижимы и др.

При сварке стыкового шва используют роликовые опоры. Шов отжигается и обрабатывается ручным абразивным инструментом.

6.6 Выбор режима автоматической сварки под флюсом

В данном курсовом проекте применяется метод автоматической сварки под слоем флюса на флюсовой подушке, без раздела кромок, согласно ГОСТ 8713-79, свариваемая способность выбранной марки стали без ограничений, следовательно процесс сварки не требует каких либо дополнительных операций. Основными параметрами сварки под флюсом являются: сварочный ток, напряжение на дуге, скорость сварки, скорость подачи электродной проволоки.

Увеличение сварочного тока приводит к возрастанию мощности дуги, вследствие чего увеличивается количество расплавленного металла, как электродного, так и основного. Поэтому его увеличение приводит к увеличению глубины провара, ширины шва. Сварочный ток значительно больше влияет на глубину провара, нежели на ширину сварного шва.

Величину сварочного тока определяют по формуле

 где - глубина проплавления

h= мм

Выбираем сварочный ток равный 1300 А

Напряжение на дуге:

 В

Скорость сварки:

 м/ч

Принимаем скорость сварки равной 16 м/ч

Выбираем электрод марки Л38М, тип Э07Х20Н9

Учитывая глубину проплавления выбираем диаметр электродной проволоки равной =6 мм.

Проверим правильность выбора,

 =6.01 мм где =45 - плотность тока

Диаметр электрода выбран верно.

Скорость подачи электрода:

 м/ч , где:

-площадь наплавки, определяется по конструкционным элементам сварного шва согласно ГОСТ 8713-79

, где

b = 36- ширина усиления, мм

с = 2,5 - высота усиления, мм

а = 10 - сварочный зазор, мм

h = 25 - глубина проплавления, мм

-площадь поперечного сечения электрода, равная:

 28,26 мм2

 = 16 - скорость сварки, м/ч

Экономические показатели сварки

а) Определим основное (машинное) время сварки:

 ч , где:

 =112,560- общая протяжённость сварных швов при сварке корпуса, м

 = 16 - скорость сварки, м/ч

б) Определим потребное количество сварочной проволоки:

 кг, где:

 общий вес наплавленного металла, кг

 = 20 - коэффициент наплавки, кг/ч

в) Определим расход флюса:

г) Определим расход электроэнергии на производство сварочных работ:

Зная режимы автоматической сварки, габариты свариваемого изделия приступают к выбору необходимого сварочного оборудования и источников питания. На основании этих данных выбираем источник питания постоянного тока ТДФ-1001 с номинальным сварочным током до 1600А и сварочный трактор марки ТС-44.

Технические характеристики сварочного оборудования:

6.7 Гибочные операции

Вальцовка обечаек может осуществляться как в холодном, так и в горячем состоянии. Критерием выбора способа холодных или горячих операций гибки является соотношение радиуса гибки и толщины изгибаемого металла так при

 применяют гибку в холодном состоянии, а при

 применяют гибку в горячем состоянии

В данном случае при =1818 , =85   можно применять гибку в горячем состоянии.

Обечайки, изготавливаемые вальцеванием из листового проката, условно подразделяют на “жёсткие” и “нежёсткие”

“Нежёсткие” обечайки способны при гибке изменять форму поперечного сечения под действием собственной массы. Для исключения деформации, в этом случае применяют специальные поддерживающие устройства.

Для расчёта “жёсткости” обечайки пользуются соотношением:

 следовательно, необходимо применение каких-либо поддерживающих приспособлений для удержания обечайки в процессе вальцовки.

Для вальцовки выбираем 3-х валковую листогибочную с подвижными нижними симметрично расположенными валками. Листогибочные машины такого типа позволяю значительно уменьшить величину плоских участков, что сокращает время правки.

Принципиальная схема вальцовки “нежёстких ” обечаек

Поддерживающие ролики:

1. Обечайка

2.       Поддерживающая труба

.        Регулирующее устройство

.        Гибочные валки

Исходные данные для расчёта усилий на валках и мощности привода:

Ширина заготовки  = 3800 мм

Толщина заготовки  = 85 мм

Радиус обечайки  = 1818 мм

Марка стали Х18Н10Т

Предел текучести = 30 кгс/мм2

Модуль упругости = 2,02 кгс/мм2

Характеристика машины

Число валков - 3

Диаметр боковых валков  - 350

Диаметр шейки валков - 200 мм

Расстояние между осями

боковых валков  - 1000 мм

К.П.Д. листогибочной машины  - о,8

)Определяем коэффициент упругой зоны в листе:

2) Определяем изгибающий момент в листе:

 кгс/см2

3) Определяем усилия на валках:

а) усилие на средний валок:

б) усилие на боковой валок:

4)      Определяем крутящие моменты:

 ,где

 - момент, затрачиваемый на деформацию листа,

 - момент на трение качения. валков по заготовке и на трение в подшипниках валков

 коэффициент трения качения валков по прокату;

- коэффициент трения скольжения в подшипниках (для бронзовых вкладышей)

5)   Определим мощность привода:

 кВт

Техническая характеристика трехвалковой симметричной листогибочной машины (26 х 6000)

Рабочая длина валков, мм 9000

Наибольшая толщина изгибаемого листа, мм 28

Скорость гибки, м/мин 4

Мощность привода, кВт 44

Свальцованная обечайка после сборки и сварки продольного стыка поступает снова на трех- либо четырехвалковую листогибочную машину где производится операция калибровки.

За счет этой операции обеспечивается заданный радиус кривизны по длине всей окружности обечайки, достигается заданный уровень точности изготовления.

В ряде случаев калибровка является заключительной операцией заготовительного цикла изготовления газонефтехимической аппаратуры.

6.8 Обработка торцев обечаек

В процессе вальцовки обечаек из карт значительной длины наиболее частым дефектом является перекос кромок. С целью устранения данного дефекта при раскрое предусматривается припуск по длине обечайки. После калибровки обечайка устанавливается на роликовый стенд. Обрезку торцев производят механизированной термической резкой.

При изготовлении аппаратов методом обечаек, для обработки их торцев также может применяться газовая резка. В этом случае в качестве вспомогательного оборудования используются горизонтальные манипуляторы, позволяющие вращать обечайку вокруг её оси со скоростью резки. В большинстве случаев операцию торцовки совмещают с операцией снятия фаски под сварку. В этом случае обработка торцев производится сразу двумя разными резаками, причем один из них установлен горизонтально, а второй под заданным углом к повёрхности обечайки.

Наряду с обработкой кромок кольцевого стыка обечаек под сварку с помощью газовой рёзки, для этой цели применяется также механическая обработка на карусельных станках.

В этом случае точность обеспечения заданных размеров значительно возрастает, однако вместе с ней растет и трудоёмкость изготовления аппаратуры. Чаще всего эта операция в аппаратостроении используется при изготовлении ответственных, либо уникальных, сварных конструкций.

6.9 Сборочно-сварочные операции

Сборочная операция при изготовлении сварных конструкций имеет целью обеспечение правильного взаимного расположения и закрепления деталей собираемого аппарата. Фиксация собранных обечаек или карт а также необходимой арматуры, чаще всего осуществляется на прихватках. При этом необходимо обеспечить такую жесткость и прочность собранных элементов, чтобы в процессе транспортировки к месту сварки не произошло нарушение целостности собранной конструкции. При назначении размеров и расположения прихваток учитывается еще и необходимость предотвращения их вредного влияния на качество выполнения - сварных соединений и работоспособность конструкции. Поэтому они должны иметь небольшие размеры поперечного сечения и располагаться в местах, где они полностью будут переварены при укладке основных швов. Если же прихватки накладывают в местах, где швы проектом не предусмотрены, то после сварки такие прихватки следует удалять, а поверхность - тщательно зачистить.

Последовательность выполнения сборочных и сварочных операций может быть различной: сварку производят после полного завершения сборки; сборку и сверку выполняют попеременно, например - при изготовления конструкции путем наращивания отдельных элементов; общей сборке и сварке конструкции предшествует сборка и сварка узлов.

Последовательность операций устанавливается в зависимости от характера производства, типа конструкций, ее габаритов и требуемой точности размеров и формы.

При выполнении тех или иных швов положение изделия в процессе сварки приходятся изменять. Это осуществляется с помощью приспособлений: позиционеров, вращателей, кантователей, роликовых стендов, манипуляторов.

Приспособления могут быть как установочные, переводящие изделие в положение, удобное для сварки, так и сварочные, обеспечивающие кроме установки изделия его перемещение со скоростью, равной скорости сварки, резки.

7. Термическая обработка

В производстве сварной аппаратура различают два вида термической обработки: предварительную и последующую.

Предварительная термическая обработка (предварительный либо сопутствующий подогрев в процессе сварки) выполняется, как правило, при температурах ниже Ас1. Основная ее цель - предотвращение охлаждения металла со скоростью, приводящей к образованию закалочных структур и возможному трещинообразованию.

Последующую термическую обработку выполненных сварных швов используют для улучшения их структуры, изменения свойств и снижения, сварочных напряжений. Основными видами последующей термообработки при изготовлении газонефтехимической аппаратуры являются: отпуск, высокий отпуск, Нормализация, отжиг, закалка с последующим высоким отпуском. Нагрев при термической обработке способствует выделению водорода из металла сварного шва, что также снижает склонность к трещинообразованию.

Последующую термическую обработку производят, в основном, в закрытых печах. В ряде случаев используют местную термообработку сварочных швов - например, для негабаритной аппаратуры. При этом равномерный нагрев сварного шва производят в области, ширина которой превосходит ширину шва и зоны термического влияния в 2-3 раза.

Согласно требованиям ОСТ 26-291-79 термической обработке должны подвергаться аппараты и их элементы, изготовленные из углеродистых и низколегированных сталей с применением сварки, штамповки или, вальцовки, если:

а) толщина стенки цилиндрической или конической части днища или патрубка сосуда, в месте их сварного соединения более 36 мм, для углеродистых сталей и более 30 мм для низколегированных марганцовистых сталей.

б) Толщина стенки цилиндрических или конических элементов сосуда (корпуса или патрубка), изготовленных из листовой стали вальцовкой, превышает величину,

 вычисленную по формуле -, где  минимальный внутренний диаметр сосуда, см

в) Они предназначены для эксплуатации в среде, вызывающей коррозионное растрескивание;

г) Днища сосудов (независимо от их толщины) и их элементы изготовленные холодной штамповкой.

д) Необходимость термической обработки оговаривается в технической документации.

8. Контроль качества сварных соединений

Качество сварных соединений в значительной мере определяет эксплуатационную надежность и экономичность конструкций. Наличие в сварных соединениях дефектов - отклонений от заданных свойств, формы и сплошности шва, свойств и сплошности околошовной зоны может привести к нарушению герметичности, прочности и других эксплуатационных характеристик изделия, а при некоторых обстоятельствах вызвать аварию его в процессе изготовления, монтажа или работы. В связи с этим на заводах нефтегазохимического аппаратостроения контролю качества сварных соединений уделяется большое внимание. Методы контроля качества сварных соединений весьма разнообразны. Все они подразделяются на две группы: разрушающие и неразрушающие методы. К разрушающим относятся в основном испытания образцов сварных соединений вырезанных из сосуда или изделия, либо испытание образцов - свидетелей, выполненных в точности по той же технологии, что и реальная конструкция.

К неразрушающим методам контроля качества сварных соединений относят:

а) для выявления наружных дефектов:

цветная дефектоскопия (ЦД);

магнитопорошковая дефектоскопия (МП);

б) для выявления внутренних дефектов:

ультразвуковая дефектоскопия (УЗД);

радиационные методы: рентгенография (РГ), электрорентгенография (ЭРГ), гаммаграфия (ГГ), радиографический метод с использованием тормозного излучения больших энергий (Ус), рентгенотелевизионный метод.

В аппаратостроении для контроля качества сварных соединений используют следующие методы:

-  внешний осмотр и измерение;

-       механические испытания;

-       испытания на межкристаллитную коррозию;

-       металлографические исследования;

-       ультразвуковая дефектоскопия;

-       просвечивание (рентгено и гаммографирование);

-       замер твердости металла шва;

-       гидравлические испытания;

-       пневматические испытания;

-       другие методы, в случае необходимости.

Для сосудов и аппаратов, подвергающихся термообработке, окончательный контроль качества сварных соединений должен производиться после проведения термообработки изделия.

Внешний осмотр и измерение сварных швов производится после очистки сварных швов и прилегающих к ним поверхностей основного металла, по обе стороны шва, от шлака, брызг и других загрязнений. Целью в этом случае является выявление наружных дефектов, не допустимых по ОСТ 26-29I-71.

Механические испытания контрольных стыковых сварных соединений включают: испытания на растяжение и изгиб при 20°С; ударную вязкость металла шва на образцах типа УI по ГОСТ 6996-66 как при 20°С, так и при минимальной рабочей температуре (в ряде случаев предусмотрено испытание и околошовной зоны); замер твердости металла шва при температуре 20°С. При получении неудовлетворительных результатов по какому-либо виду механических испытаний разрешается проведение повторных испытаний на образцах вырезанных из той же контрольной пластины, или на образцах, вырезанных из сварного соединения изделия.

Испытания сварного соединения на склонность к межкристаллитной коррозии производятся для сосудов и аппаратов, изготовленных из сталей аустенитного, ферритного, аустенитно-ферритного классов и двухслойной стали с коррозионностойким слоем из аустенитных и ферритных сталей при наличии соответствующего требования в технических условиях на изделие. Форма, размеры и количество образцов должны соответствовать требованиям ГОСТ 6032-84, а метод испытания должен быть указан в техническом проекте. Ультразвуковой контроль сварных соединений должен проводиться в соответствия с требованиями ГОСТ 14782-76, ОСТ 26-2044-77 и ОСТ 26-2978-80.  Просвечивание сварных соединений должно производиться в соответствии с ГОСТ 75I2-82 и ОСТ 26-896-73.

Если в сварном соединении обнаруживается недопустимый дефект, это место подлежит удалению с последующей заваркой дефектного участка с помощью ручной электродуговой сварки. После этого проводится повторный контроль тем же методом. Объем контроля ультразвуковой дефектоскопией или просвечивания сварных соединений зависит от условий работы аппарата и колеблется в пределах 25-100% от общей длины швов в аппарате.

Данный аппарат необходимо испытать на прочность и плотность гидравлически в горизонтальном положении под давлением 0,9 мПа. Сварные соединения контролировать рентгенопросвечиванием в объёме 100% согласно методике ОСТ 26-291-71, а также на стойкость против межкристаллитной коррозии по ГОСТ 6032-84.

Методика испытания аппарата под пробным давлением

Сосуды и аппараты, испытываются наливом воды до требуемого давления, при этом выдержка аппарата под давлением должна составлять 10 мин - для аппаратов с толщиной стенки до 50 мм. Затем пробное давление снижается до рабочего, при котором производится осмотр изделия. Сосуд признаётся выдержавшим испытание если:

-  в процессе испытания не замечается падения давления по манометру, течи, капель, потения или пропуска воды через сварные швы;

-       после испытания не замечается остаточных деформаций;

-       не обнаруживается признаков разрыва.

При проведении дальнейших испытаний руководствоваться необходимой нормативно-технической документацией.

Список использованных источников

1. Кузьмак Е.М. Основы технологии аппаратостроения. М.: Недра 1967г.

. Бакиев А.В. Технология аппаратостроения. Учебное пособие. Уфа, УГНТУ, 1995 -297с.ил.

. Берлинер Ю.Н., Балашов Ю.А. Технология химического и нефтяного аппаратостроения. М.: Машиностроение 1976, -253с.

. Пономарёв В.А. и др. Универсально-сборочные приспособления для сборочно-сварочных работ (Альбом) М.: 1981. -183с.

. Оборудование для комплексной механизации сварочного производства (Альбом в 4-х частях). М.: Машиностроение, 1987, 218с.

. Николаев Г.А. Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций. Учебное пособие . М.: Высшая школа,1963.- 416с.

. Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства. М.: Машиностроение. 1963. -314с.

. Гитлевич А.Д., Этянгоф Л.А. Механизация и автоматизация сварочного производства. М.: Машиностроение1972, 280с.

. ГОСТ14249-80 Сосуды и аппараты, Нормы и методы расчёта на прочность.

. ГОСТ5264-80 Швы сварных соединений. Ручная электродуговая сварка. Основные типы конструктивные элементы.

. ГОСТ14771-76 Швы сварных соединений. Электродуговая сварка в защитных газах. Основные типы и конструктивные элементы.

. ГОСТ8713-79 Швы сварных соединений. Автоматическая полуавтоматическая сварка. Основные типы и конструктивные элементы.

. ГОСТ15164-78 Сварные соединения и швы. Электрошлаковая сварка. Основные типы и конструктивные элементы

. Прыгаев А.К., Ноах М.Х. Технология изготовления сосудов и аппаратов в нефтегазохимическом аппаратостроении. Учебное пособие по курсовому проектированию. М.: ГАНТ, 1989,- 92с

. Отраслевой стандарт” Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования” ОСТ 26-291-94.