Проектирование сферического резервуара

 

Рисунок 2 - Схема сборки полусферы на стенде

 

Таблица 3 - Типы раскроя оболочек

Вместимость, м3	Диаметр сферы, м	а) б) в) Число элементов
600	10,5	28	20	-
2000	16	-	54	-

 

Блоки 6 с распорками жесткости 7 поднимают в вертикальное положение  и крепят с помощью сборочных  планок и клиньев к днищам и  друг к другу, а также временными прихватками к опорам 8, устанавливаемым  на фундаменте. Затем блоки соединяют прихваточным швом, а перед установкой последнего блока удаляют трубы жесткости, монтажную стойку и люльку.

Сварку  сферических резервуаров вместимостью 600—2000 м³ выполняют автоматом под флюсом с двух или одной стороны при вращении сферы на специальном манипуляторе, домкратное устройство которого приподнимает сферу над опорами после удаления временных прихваток. При толщине элементов 16 мм разделку кромок не осуществляют. При толщине 25 мм используют V-образную разделку, при толщине 34 мм — Х-образную. Последовательность выполнения швов следующая. Сначала выполняют меридиональные швы со стороны разделки кромок в несколько слоев. С другой (внутренней) стороны подварку корня шва производят без вырубки его за счет глубокого проплавления. Затем сваривают широтные и полюсные соединения.

 

Рисунок 3 - Схема сборки сферического резервуара

 

При выполнении сборочных и сварочных  работ над резервуаром целесообразно  устраивать общее светопрозрачное  пленочное покрытие. В этом случае условия работы лучше, чем под  открытым небом, и облегчается сварка в среде защитного газа. За рубежом при сооружении резервуаров больших размеров монтаж осуществляют методом укрупнительной сборки лепестков заводского изготовления в блоки на монтажной площадке и их автоматической сварки под слоем флюса или в среде защитного газа, В проектное положение блоки монтируют последовательным наращиванием, швы между блоками выполняют в основном ручной сваркой покрытыми электродами или автоматами для сварки во всех пространственных положениях проволокой диаметром 1—1,2 мм в смеси аргон — углекислый газ со свободным формированием шва. Очередность установки блоков при монтаже сферы определяется расположением опор. При раскрое типа в монтаж можно начинать с экваториального пояса. К укрупненным блокам лепестков этого пояса приваривают опорные стойки и, устанавливая их на фундамент, монтируют весь экваториальный пояс. Затем на временный постамент укладывают нижнее днище и монтируют блоки нижнего пояса. После установки временной стойки монтируют верхнее днище и верхний пояс.

 

Рисунок 4 - Положение сферического резервуара при сварке полюсного шва

 

Положение резервуара на кантователе при сварке полюсного шва показано на рисунке 4. Одна из приводных станций манипулятора выключается, другая работает со скоростью 34 м/ч. При этом скорость сварки полюсного  шва составляет около 17 м/ч.

 

9 Выбор и характеристики сварочного материала

 

Марка стали 15ХСНД

Назначение:

• Для изготовления специальных фасонных профилей судостроения (полосо-бульбовая несимметричная и симметричная зетовая сталь и др.).
• Для сварных конструкций и аппаратов химической промышленности

- Для изготовления шпуптовых свай корытного профиля 1ЛК-1, ШК-2, зетового ШД-3 и ШД-5 и плоскою П1П-1 и ШП-2

 

Таблица - Химический состав стали, % (ГОСТ 4543-71)

Марка стали	С	Si	Мn		Сг	Ni	Сu+
10ХСНД  15ХСНД  15ГФ	<0,12 0.12—0,18 0,12-0.18	0.80-1,10 0.40—0.70 0,17-0.37	0,50-0.80 0.40—0.70 0.90—1,20		0,60-090 0,6-0,9 0,3	050-0,8 0,3-0,6 0,3	0,4-,-0,65 0,2-0,4 0,3

 

С_э =C+M_n/6+C_r/5+V/5+M_o/4+N_i/15+Cu/13+P/2

С_э=0,15+0,15/6+1/5+0/5+0/5+0,6/15+1/13+0,035/2=0,15+0,025+0,2+0,04+0,08+0,02=0,51

С_э>0,45Þсталь плохо сваривается, необходим предварительный подогрев и последующая термическая обработка

 

 

Примечание. Угол загиба для всех марок стали  в холодном состоянии 180°.

 

Таблица Прокат стали 15ХСНД

Марка

Толщина

Механические свойства при растяжении для проката всех категорий поставки

Ударная вязкость KCU (а1), Дж/см2 (кгс·м/см2), для проката категорий, при температуре, °С

Испытание на изгиб в холодном состоянии  до параллельности

стали

проката, мм

Временное сопротивление sв, Н/мм2 (кгс/мм2)

Предел текучести sт, Н/мм2 (кгс/мм2)

Относительное удлинение d5, %

1

2

3

1 и 2

3

сторон для проката

–40

–60

–70

+20

–20

категорий

после механического старения

1

2, 3

не менее

15ХСНД

8-32

490-685 (50-70)

345 (35)

21

29 (3,0)

29 (3,0)

29 (3,0)

29 (3,0)

29 (3,0)

d

d

 

 

Таблица

Марка стали Размеры, мм Область применения толщина, S ширина, L длина, B 15ХСНД          4-35   150-600 3000-12000 для сварных металлоконструкций

Выбор сварочных материалов

Сварочная проволока СВ08ГС

Таблица Механические свойства проволоки

Диаметр, мм	Временное сопротивление разрыву, Н/кв.мм				Относительное удлинение,%,термически необработанная
	Термически необработанная		Термически обработанная		Не менее:
	Группа I	Группа II	Без покрытия	С покрытием	Без покрытия	С покрытием
0.8 - 1.0	690-1270	690-1180	-	-	15	12
1.0 - 1.2	590-1270	690-1180	-	-	15	12
1.2 - 2.5	590-1180	690-980	-	-	15	12
2.5 - 3.2	540-1080	640-930	-	-	20	18
3.2 - 3.6	440-930	640-930	-	-	20	18
3.6 - 4.5	440-930	590-880	290-490	340-540	20	18
4.5 - 6.0	390-830	490-780	-	-	20	18

Таблица[ ] Химический состав , % , сварочной проволоки

Марка проволоки	Химический состав, %, не более:
	Al	Mn	C	Si	Cr	Ni	S	P
СВ08Г2С	0,01	1.80-2.10	0.05-0.11	0.70-0.95	0.20	0.25	0.025	0.03

 

 

 

10. Описание способа сварки

 

Сварка  под флюсом в большинстве случаев  используется как автоматический процесс. Полуавтоматическая сварка под флюсом применяется в значительно меньшем  объеме, чем автоматическая. Процесс  ведется преимущественно в нижнем положении. Объем работ, выполняемых  при помощи сварки под флюсом, из года в год увеличивается. Интенсивное  развитие автоматической сварки под  флюсом обусловлено высокой производительностью  этого способа, стабильным качеством  сварки, малым расходом электродного металла и электроэнергии и хорошими условиями труда.

При сварке под флюсом производительность процесса по машинному времени повышается в 6—12 раз, что даже при коэффициенте использования сварочной установки 0,5 в 3—6 раз превосходит производительность ручной сварки покрытыми электродами. При сварке на специальных, так называемых форсированных режимах, применяемых  при изготовлении труб большого диаметра и широкополых двутавровых балок, производительность повышается в 15—20 раз. За счет повышения коэффициента использования сварочной установки  можно добиться значительного дальнейшего  роста производительности сварки под  флюсом. Повышение производительности при автоматической сварке под флюсом достигается за счет использования  больших токов и повышения  плотности тока в электроде.

Резкое  повышение абсолютной величины тока и плотности тока в электроде  без увеличения потерь на угар и  разбрызгивание и без ухудшения  формировании шва возможно благодаря  наличию плотного слоя флюса вокруг зоны сварки; это предотвращает выдувание  жидкого металла шва из сварочной  ванны и сводит потери на угар и  разбрызгивание до 1—3%.

 

Таблица 11 - Сила и плотность тока в электроде при сварке покрытыми электродами и под флюсом

Диаметр электродного стержня или  проволоки, мм	Сварка покрытыми электродами  вручную		Автоматическая сварка под флюсом
	Сила тока, А	Плотность тока, А/мм2	Сила тока, А	Плотность тока, А/мм2
5 4 3 2	190-350 125-200 80-130 50-65	10-18 10-16 11-18 16-20	700-1000 500-800 350-600 200-400	35-50 40-63 50-85 63-125

 

Увеличение силы тока позволяет  сваривать металл значительной толщины  без разделки кромок с одной или  двух сторон (производительность сварки для этого случая определяется в  основном глубиной проплавления основного  металла) и увеличивать количество наплавляемого в единицу времени металла. Коэффициент наплавки при сварке под флюсом составляет 14—18 г/А·ч против 8—12 г/А·ч при сварке покрытыми электродами. Повышение силы тока, увеличение глубины провара и коэффициента многослойных швов. Отсутствие брызг — также серьезное преимущество сварки под флюсом, так как отпадает надобность в трудоемкой операции очистки от них поверхности свариваемых деталей.

При сварке под флюсом обеспечивается высокое  и стабильное качество сварки. Это  достигается за счет надежной защиты металла шва от воздействия кислорода  и азота воздуха, однородности металла  шва по химическому составу, улучшения  формы шва и сохранения постоянства  его размеров. В результате обеспечивается меньшая вероятность образования  непроваров, подрезов и других дефектов формирования шва и отсутствие перерывов  в процессе сварки, вызванных необходимостью смены электродов. За счет уменьшения доли электродного металла в металле  шва в среднем с 70% при сварке покрытыми электродами до 35% при  сварке под флюсом и уменьшения потерь на угар, разбрызгивание и огарки снижается  расход электродного металла и электроэнергии. Отпадает необходимость в защите глаз и лица рабочего и несколько уменьшается количество выделяемых в процессе сварки вредных газов, что улучшает условия труда. Для приобретения квалификации автосварщика необходимо затратить значительно меньше времени и средств, чем для овладения специальностью сварщика, работающего вручную.

Автоматическую  и полуавтоматическую сварку под  флюсом применяют в заводских  и монтажных условиях для выполнения швов, расположенных в нижнем положении, обычно при толщине металла 2—100 мм. Сваривают стали различного состава, медь, титан, алюминий и сплавы на их основе. Сварку алюминия ведут не под  флюсом, а по флюсу. Под флюсом сваривают  и горизонтальные швы, расположенные  на вертикальной плоскости. В отечественной  промышленности этот способ из-за трудности  удаления шлаковой корки и удержания  флюса не находит практического  применения. Сварку под флюсом широко используют и при наплавочных  работах. Автоматическую сварку под  флюсом ведут сварочной проволокой сплошного сечения диаметром 1—6 мм при силе тока 150—2000А и напряжении дуги 22—55 В, полуавтоматическую — сварочной  проволокой диаметром 0,8—2 мм при силе тока 100—500 А и напряжении дуги 22—38 В. В обоих случаях возможно применение активированной и порошковой проволок.

Основным  методом автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом является сварка одной дугой. С целью повышения  производительности труда при сварке многослойных швов одной дугой в  разделку вводят металлические наполнители  в виде порошка, проволоки, окатышей и других материалов. В некоторых  случаях наполнители вводят не только для увеличения производительности, но и для улучшения качества шва. Для повышения коэффициента расплавления электрода можно применять автоматическую и полуавтоматическую сварку под  флюсом с увеличенным вылетом  электрода. При этом достигается  предварительный нагрев электродной  проволоки па участке вылета.

Повысить  производительность процесса и качество сварного соединения можно путем  автоматической сварки под флюсом двумя  и более электродами. Различают  многоэлектродную и многодуговую сварку. При многоэлектродной сварке все  электроды присоединены к одному полюсу источника питания. При многодуговой сварке каждый из электродов подсоединен  к отдельному источнику питания  и они электрически изолированы  друг от друга.

Существуют  две разновидности многодуговой сварки: сварка в общую ванну, когда  расплавляемый всеми дугами металл образует единую ванну, кристаллизующуюся  как одно целое (рисунок 5, а); сварка в раздельные ванны, или, как ее называют, сварка раздвинутыми дугами, в этом случае каждая дуга образует свою ванну  и последующая дуга расплавляет  уже закристаллизовавшийся слой, сваренный предыдущей дугой (рисунок 5, б). Многоэлектродная сварка ведется  только в общую ванну.

 

а)     б)

Рисунок 5 - Сварка двумя дугами (стрелкой показано направление сварки):

а) - в общую ванну;