Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Изготовление цистерны для перевозки нефтепродуктов

ВВЕДЕНИЕ

Сертификация является важным этапом в процессе производства и реализации продукции, товаров, работ и услуг, так как продукция, подлежащая обязательной сертификации в Украине, должна производиться, ввозиться и реализовываться на таможенной территории Украины только при наличии сертификата соответствия. Посредством сертификации продукции подтверждается соответствие фактических характеристик отечественной продукции требованиям международных и национальных стандартов, что даёт ей возможность выхода на мировой рынок.

Сертификация продукции является одним из путей обеспечения высокого качества продукции, повышения научного и торгово-экономического сотрудничества между странами, укрепления доверия между ними.

Аттестация производства проводится с целью проведения оценки технических возможностей предприятия-производителя обеспечивать стабильный выпуск продукции с параметрами, отвечающими требованиям нормативных документов [2].

Цистерны предназначены для перевозки жидкостей: нефти и продуктов её переработки. Кузов вагона-цистерны представляет собой котёл цилиндрической формы, закрытый с боков эллиптическими днищами. Котлы цистерны имеют устройства для погрузки и разгрузки.

1. АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ СВАРНОГО ИЗДЕЛИЯ

Цистерна предназначена для перевозки светлых и темных нефтепродуктов на железной дороге. Является особо ответственной конструкцией, так как нефть оказывает негативное влияние на почву и окружающую среду.

Общий вид изделия приведен на рисунке 1.1.Цистерна изготовляется со стали 20. Корпус котла состоит из трех обечаек (2), двух днищ (1), люка-лаза (3), сливного прибора (4).

Рисунок 1.1 – Общий вид цистерны

Обечайка котла в нижней части по оси броневого листа имеет прогиб 25-30 мм к сливному прибору, обеспечивающий полный слив.

Крышка люка должна обеспечивать герметичность котла с учетом гидроудара и давления паров на суммарное давление не менее 0,25^+0,02 МПа (2,5^+0,2 кгс/см²). На крышке должно быть установлено уплотнительное кольцо.

Крышка люка и элементы её крепления оборудованы устройством для «подрыва» крышки в случае её примерзания или наличия вакуума в котле, а также устройством для обеспечения безопасного открывания крышки при наличии в котле избыточного давления.

Сливной прибор состоит из трех запорных органов и обеспечивать слив-налив продукта на пунктах слива-налива и его сохранность при транспортировке.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ПРИЕМ, ПОДГОТОВКУ, ЗБОРКУ МЕТАЛЛА И СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1 Подготовка металла к сварке

2.1.1. Качество металла, поступающего для изготовления должно быть подтверждено сертификатами или, при их отсутствии, результатами испытаний, проведенных заводом-изготовителем химического оборудования.

2.1.2. Заготовки, подлежащие сварке, должны иметь маркировку, позволяющую установить марку материала, номер плавки, а при необходимости также номер листа.

2.1.3. Применяемые способы резки заготовок и припуски на механическую обработку после резки, должны соответствовать требованиям отраслевой нормативной документации по стандартизации, стандартов предприятий или производственных инструкций, утвержденных в установленном порядке.

2.2 Подготовка кромок под сварку

2.2.1 Подготовка кромок и сборка соединений под сварку должны производиться по рабочим чертежам и технологическому процессу, в соответствии с требованиями государственных и отраслевых стандартов, а также другой нормативной документацией по стандартизации, утвержденной в установленном порядке.

2.2.3 При подготовке кромок для автоматической сварки под флюсом зачистка производится с каждой стороны стыка на расстояние не менее 100 мм (в зависимости от толщины металла и ширины полосы, покрываемой флюсом).

Неиспользованные во время дуговой сварки под флюсом гранулы флюса могут быть повторно применены при условии, если в зоне, покрытой флюсом, не было масла, ржавчины, отслоившейся окалины и других загрязнений.

2.2.4 Зачистку кромок производят механическим способом (стальной щеткой из нержавеющей стали, абразивным кругом и др.).

2.2.5 Обезжиривание свариваемых кромок производят ацетоном и другими растворителями протирочным материалом из хлопчатобумажной ткани, не оставляющей ворса.

2.2.6 С целью предотвращения коррозии или повторного загрязнения необходимо, чтобы зачистка свариваемых кромок, сборка и сварка производилась без значительных разрывов во времени.

При обнаружении коррозии или загрязнения кромок собранного изделия необходимо провести повторную зачистку.

2.2.7 Шероховатость поверхности принимается согласно специальным требованиям, приведенным в разделах по сварке настоящего стандарта, а в случае отсутствия в них необходимых указаний параметр шероховатости должен быть не более R₇40 ГОСТ 2789-73.

2.3 Сборка и прихватка

2.3.1 Сборку свариваемых элементов следует производить в соответствии с технологическим процессом на стеллажах и сборочных стендах с помощью приспособлений, применение которых обеспечивает требуемое взаимное расположение деталей и ограничивает принудительную подгонку, вызывающую местный наклеп дополнительные напряжения.

2.3.2 Закрепление деталей при сборке конструкций производят прихватками, выполняемыми проволокой соответствующих марок, предназначенных для сварки данного металла.

2.3.3 Перед прихваткой необходимо проверить правильность установленного зазора между кромками, смещение кромок.

2.3.4 Длина прихватки должна составлять (2-5)S, но не более 100 мм, а расстояние между ними (10-40)S, но не более 500 мм, где S - толщина свариваемого материала.

2.3.5 Прихватки рекомендуется располагать со стороны, противоположной выполнению первого прохода. Постановка прихваток на пересечении швов не допускается.

2.3.6 Прихватки должны быть тщательно очищены, проверены на отсутствие дефектов внешним осмотром. Участки, имеющие дефекты, перед сваркой необходимо удалить.

2.3.7 При автоматической сварке продольных стыковых соединений начало и конец швов необходимо выводить на технологические планки, которые следует прихватывать или приваривать ручной дуговой сваркой.

Рекомендуемый размер планок 100x100 мм, толщиной, равной толщине свариваемого металла и при необходимости с той же разделкой, что и свариваемое изделие.

2.4 Сварочные материалы

2.4.1 Применяемые сварочные материалы (сварочная проволока, флюс, защитный газ) должны соответствовать требованиям технических условий или стандартов на их поставку, что должно быть подтверждено сертификатом.

2.4.2 Поступающие на предприятия сварочные материалы до запуска в производство должны быть приняты отделом технического контроля.

2.4.2.1 При приемке сварочной проволоки проверяется:

1) наличие сертификатов на поставленную проволоку и соответствие его данных требованиям ГОСТ 2246-70 или технических условий;

2) наличие бирок на мотках и соответствие их данных сертификатам;

3) состояние поверхности проволоки и его соответствие ГОСТ 2246-70 или технических условий.

В случае несоответствия данных сертификата данным бирки или отсутствия сертификата завод-потребитель должен провести анализ химического состава сварочной проволоки, а при необходимости - испытание наплавленного металла или металла шва в соответствии требованиям ГОСТ 2246-70 или технических условий.

2.4.2.2 При приемке флюса проверяется:

– наличие сертификата на поставленный флюс и соответствие его данных требованиям стандарта или технических условий;

наличие ярлыков на мешках или другой таре и соответствие их данных сертификатам;

– сохранность упаковки.

В случае несоответствия данных сертификата данным ярлыков завод-потребитель должен проводить испытания сварочного флюса в соответствии с ГОСТ 9087.

2.4.2.3. При приемке защитного газа проверяется:

– наличие сертификата на поставленный защитный газ;

– наличие ярлыков на баллонах и соответствие их данных сертификатам; чистота защитного газа по сертификатам.

Перед использованием каждого нового баллона производится пробная наплавка валика длиной 100-200 мм на пластину с последующим визуальным контролем на отсутствие недопустимых дефектов

2.4.3 Подготовленные к сварке сварочные материалы следует хранить в сушильных шкафах при температуре 50-80°С или в сухих отапливаемых помещениях при температуре не ниже плюс 18°С в условиях, предохраняющих их от загрязнения, ржавления, увлажнения и механических повреждений. Относительная влажность воздуха - не более 50%.

2.4.4 Использование флюсов в случае нарушения условий хранения, не допускается.

Применение разрешается только после проведения повторной прокалки по режимам согласно паспортам.

2.4.5 Сварочная проволока должна быть ровной, без перегибов, на ее поверхности не должно быть трещин, окалины, масел, следов коррозии и других загрязнений.

2.4.6 Очистку, прокалку, маркировку, упаковку, хранение и выдачу сварочных материалов следует организовать так, чтобы исключить возможность перепутывания различных марок и партий.

3 ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ

3.1 Заготовительные операции

Все заготовки изготавливаются из стали 20 согласно ОСТ 26.260.3-2001, это конструкционная углеродистая качественная сталь. Данная сталь имеет хорошую свариваемость, не требует предварительного и сопутствующего подогрева.

Таблица 3.1 – Химический состав стали

Химический элемент	Массовая доля елемента, %
Углерод (С)	0.17 – 0.24
Кремний (Si)	0.17 – 0.37
Марганец (Mn)	0.35 – 0.65
Никель (Ni)	до 0,3
Сера (S)	до – 0,04
Фосфор (Р)	до – 0,035
Хром (Cr)	до 0,25
Медь (Cu)	до 0,3
Арсен (As)	до 0,08

Таблица 3.2 – Механические свойства стали при Т – 20º

Сортамент	Размер	σ_в	σ_T	δ	ψ
-	мм	МПа	МПа	%	%
Прокат	4	490	-	7	40
Лист	5 - 10	490	330	7	40

Раскрой металла осуществляют с помощью плазмо-дуговой резки.

Заготовки под обечайки после раскроя металла проверяют на геометрические размеры и отправляют править их на трех валковом стане до R=1500 мм. После правки обечайки проверяют на эллипсность.

Днища цистерны изготавливают методом горячей штамповки. После изготовления днища необходимо проверить на радиус закругления.

Люк-лаз и сливной прибор должны соответствовать геометрическим размерам указанным на чертеже. Разделка кромок должна соответствовать ГОСТ 14771-76, скос кромок проверяется с помощью специального шаблона.

3.2 Выбор способа сварки, сварочных материалов и режимов

Для выполнения продольных и кольцевых швов обечаек необходимо использовать автоматическую сварку на флюсовой подушке. Сварку необходимо выполнять соответственно ГОСТ 8713-79 тип соединения С4.

а) б)

Рисунок 3.1 – Конструктивные элементы подготовки кромок под сварку (а), и готового сварного соединения (б) по ГОСТ 8713-79,С4

Примечание. Допускается отсутствие выпуклости оратной стороны шва и местные вогнутости глубиной не болем 0,1% толщины при полном росплавлении кромок.

Приварку люка-лаза и сливного прибора необходимо выполнять полуавтоматической сваркой в среде защитных газов, согласно ГОСТ 14771-76, тип сварного соединения для люка-лаза Т6, для сливного прибора У5.

а) б)

Рисунок 3.2 – Конструктивные элементы подготовки кромок под сварку (а), и готового сварного соединения (б) по ГОСТ 14771-76 тип Т6

а) б)

Рисунок 3.3 – Конструктивные элементы подготовки кромок под сварку (а), и готового сварного соединения (б) по ГОСТ 14771-76 тип У5

Вылет электрода для автоматической сварки под флюсом 35-40 мм. Сварку вести на постоянном токе обратной полярности, так как при данной полярности достигается устойчивое горение дуги и максимальное проплавление.

Использовать сварочную проволоку марки Св 08ГА и стекло подобный флюс АН-348 А.

Полуавтоматическую сварку в среде защитных газов проводить на постоянном токе обратной полярности, с применением сварочной проволоки Св-08ГСМТ, омедненной, проволока надежней защищает поверхность проволоки от воздействия атмосферы что положительно сказывается на качестве сварного соединения. В качестве защитного газа использовать смесь (Ar-75%+CO₂-20%+О₂-5%), смесь уменьшает перенос металла с крупно капельного на мелкокапельного, данный прием уменьшает разбрызгивание.

Таблица 3.3 – Праваметры режимов сварки

Вид сварки и тип соединения	Диаметр проволки, мм	I_св,А	U_д,В	Скорость подачи проволоки, м/ч	Скорость сварки, м/ч	Q_г Расход газа л/мин
ГОСТ 8713-79, С4 см. чертеж №1, сварные соед. №1,2	5	700-750	30-34	56-58	30-35	-
ГОСТ 14771-76, Т6 см. чертеж №1, сварные соед. №4	2	300-350	30-32	-	25-30	16-18
ГОСТ 14771-76,У5 см. чертеж №1, сварные соед. №3	2	280-300	28-30	-	26-28	16-18

3.3 Технология сборки и сварки изделия

Сборка продольных швов обечаек производится на специальном приспособлении (рис 4.1). После установки обечаек перед проставлением прихваток необходимо проверить правильность установленного зазора между кромками и смещение кромок. Длина прихватки должна составлять 20- 50 мм. или (2 - 5)S, а расстояние между ними 100-150мм. или (10-40)S, где S-толщина свариваемого материала. Сборку выполняет слесарь или сварщик который будет варить сваривать изделие. Все прихватки выполнять полуавтоматической сваркой на оборудовании ПДГ-508М с универсальным сварочным выпрямителем ВДУ-506, на режимах указанных в таблице 3.3.

После сборки обечайки необходимо выполнить продольный шов по ГОСТ 8713-79, С4, см. рисунок 3.1 сварочным трактором КА-001.

Рисунок 3.4 – Схема постановки прихваток

После сборки и сварки всех три обечайки собираются на установке для сборки обечаек по кольцевым швам (рис.4.2). Продольные швы не дложны выстраиватся в одну линию, согласно чертежа. Прихватки проставляются диаметрально противоположно одна к другой. Прихватки проставлять длинной 100-120мм на расстоянии 450-500мм, требования к прихватки такие же как и при сборке продольных швов.

Рисунок 3.5 – Последовательность постановки прихваток

После сборки выполнить сварку изделия по ГОСТ 8713-79, С4, см. рисунок 3.1 сварочным трактором КА-001.

Рисунок 3.6 – Схема сварки кольцевых швов

L – величина смещения головки от вертикальной оси, которая равна 100-50мм., во избежание стекания жидкого металла и флюса.

После сварки кольцевых швов обечаек выполняют сборку днищ на установке для сборки обечаек с днищами (рис. 4.3), сварку выполняют по тем же параметрам что и кольцевые швы обечаек.

В готовой цистерне вырезают отверстия для люка-лаза и сливного прибора, грат удаляется, торцы зачищаются.

Сливной прибор устанавливают в вырезанное под него отверстие выставляют согласно рисунка 3.3 (а), проставляют прихватки и выполняют сварку по ГОСТ 14771-76 ,У5 см. рисунок 3.3, на установке ПДГ-508М с ВДУ-506 по замкнутому контуру, установленными режимами.

Люк-лаз устанавливается в вырезанное под него отверстие, проставляются прихватки и выполняется сварка согласно ГОСТ 14771-76 тип сварного соединения Т6, см. рисунок 3.2 сварку выполнять по замкнутому контуру и установленным режимах.

3.4 Контроль сварных соединений.

После сварки изделия необходимо производить его контроль несколькими методами:

Визуальный контроль
Радиографический контроль
Гидроиспытание

Визуальный контроль проводится на всех этапах работы, с помощью лупы с увеличением Х10, для оценки качества подготовки заготовок, оценки качества сборки, а также для выявления поверхностных дефектов: непроваров, прожогов, пор и тд. Размеры сварного шва и дефекты участков определяют с помощью измерительного инструмента , а также с помощью специальных шаблонов.

Радиографический метод контроля сварных соединений предусматривает использование рентгеновского гамма-излучения и радиографической пленки для выявления раз¬личных дефектов (ГОСТ 3242-79). Данный метод, обладая определенными достоинствами и недостаткам, нашел широкое применение в промышленности.

Рентгеновские лучи и гамма-лучи обладают ценными свойствами: способны проходить через непрозрачные предметы (металлы); действуют на фотопленку (рентгеновскую пленку); способны вызвать свечение (флюоресценцию) некоторых химических элементов, что используется при применении усиливающих экранов во время просвечивания сварных швов.

Для просвечивания изделий применяют передвижной аппарат РУП 150/300- 10.

1 — источник излучения; 2 — рентгеновское излучение; 3 — сварной шов; 4 — кассета с пленкой; S — дефект сварного шва; F — фокусное расстояние

Рисунок 3.7 – Схема радиографического контроля

Перед просвечиванием шов должен быть очищен от шлака, брызг металла, окалины и других загрязнений. Наружные дефекты (подрезы, наружные поры, незаплавленные кратеры и др.) должны быть исправлены. Просвечивание швов с видимыми дефектами категорически запрещается, поскольку на рентгеновской пленке должны фиксироваться только скрытые дефекты. Участки шва маркируют с помощью свинцовых знаков, либо помечают пленку или флуоресцентные экраны. На поверхность изделия вблизи контролируемого шва устанавливаются эталоны чувствительности, чаще всего - канавочный: пластинка с канавками переменной глубины и ширины. Время просвечивания определяется по номограммам экспозиции.

1 - источник излучения; 2 - контролируемый участок; 3 - кассета с пленкой

Рисунок 3.8 – Схемы просвечивания стыковых, угловых и тавровых сварных соединений

Завершается процесс, изготовления цистерны гидравлическим испытанием на специальном стенде под давлением испытывают под давлением 0,4 МПа с выдержкой с течение 30 мин.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОРУДЫВАНИЯ

Сварочное оборудование

Для выполнении прихваток и для сварки согласно ГОСТ 14771-76 тип сварного соединения Т6 и У5, выполнять полуавтоматической сваркой на оборудовании ПДГ-508М с универсальным сварочным выпрямителем ВДУ-506.

Сварочный полуавтомат предназначен для дуговой механизированной сварки и наплавки сплошной проволокой в среде защитных газов соединений из низкоуглеродистых и конструкционных сталей. Применение асинхронного электродвигателя в сочетании с девятиступенчатым механизмом подачи электродной проволоки обеспечивает стабильную скорость сварки даже при значительном изменении напряжения питающей сети.

Таблица 4.1- Технические характеристики ПДГ-508М

Наименование параметра	Значение
Номинальное напряжение питающей сети, В	380
Номинальный сварочный ток при ПВ 60 %, А	500
Пределы регулирования сварочного тока, А	60-500
Диаметр электродной проволоки, мм	1,2-2
Пределы ступенчатого регулирования скорости подачи электродной проволоки, м/ч	120-1200
Масса устройства подающего, кг	24
Габаритные размеры устройства подающего, мм	470х365х405

Выпрямитель сварочный типа ВДУ-506 предназначен для комплектации сварочных автоматов и полуавтоматов однопостовой механизированной сварки в среде углекислого газа и под флюсом, а также для сварки порошковой проволокой.

Таблица 4.2- Технические характеристики ВДУ-506

Наименование параметра	Значение
Номинальное напряжение питающей сети, В	380
Номинальный сварочный ток, А	500
Номинальное рабочее напряжение, В
-для жестких внешних характеристик	50
-для падающих внешних характеристик	46
Номинальный режим работы ПВ,%	60
Диапазон регулирования сварочного тока, А	50-500
Диапазон регулирования напряжения, В
-для жестких внешних характеристик	18-50
-для падающих внешних характеристик	22-46
Напряжение холостого хода, В
-для жестких внешних характеристик	50
-для падающих внешних характеристик	40
Первичная мощность , кВ*А	40
КПД, %	79
Габариты, мм	820х620х1100
Масса, кг	300

Для выполнения автоматической сварки под слоем флюса используется автомат тракторного типа КА-001, который предназначен для электродуговой сварки или наплавки под слоем флюса низкоуглеродистых и легированных сталей плавящимся электродом на постоянном токе с независимыми от параметров дуги скоростями сарки и подачи электродной проволоки, плавным изменением сварочного напряжения. Обеспечивает сварку соединений встык с разделкой и без разделки кромок, угловых и нахлесточных швов.

Таблица 4.3 – Технические характеристики КА-001

Наименование параметра	Значение
Номинальное напряжение сети, В	380
Частота тока питающей сети, Гц	50
Номинальный сварочный ток, А	при ПВ=100%,1000
Диапазон регулирования сварочного тока, А	250 ÷ 1250
Диапазон регулирования сварочного напряжения, В	20 ÷ 56
Диаметр сплошной электродной проволоки, мм:	3,0 ÷ 5,0
Диапазон ступенчатого регулирования скорости подачи электродной проволоки, м/ч:	49 ÷ 404
Диапазон ступенчатого регулирования скорости сварки, м/ч	17 ÷ 110
Регулировка угла наклона электрода (мундштука), град	± 45, ручное
Флюсоаппаратура, объем, дм3	6
Масса, кг: - сварочного автомата - источника питания	46 550
Габаритные размеры, мм: - сварочного автомата - источника питания	770×380×565 960×680×890

4.2 Сборочное оборудование

Для сборки и сварки продольных швов обечайки использовать установку для сборки продольных стыков обечайки (см.рис 4.1). Данное приспособление дает возможность собирать обечайку пред сборкой и центрировать ее.

Для выравнивания между собой кромок обечайки используют специальную гидравлическую стяжку. Эта стяжка обеспечивает хорошую точность сборки и позволяет собирать сварочный стык с заданным зазором.

а -общий вид; б – схема стяжки торцов; в – схема стяжки кромок; 1 – роликовая опора; 2 – несущая рама; 3 – пульт управления; 4 – гидравлическая струбцина для совмещения торцов обечайки; 5 – гидравлическая стяжка для выравнивания торцов обечайки; 6 – пружинная подвеска обечайки; 7 – тележка; 8-гидроцилиндры

Рисунок 4.1 – Установка для сборки продольных швов обечайки[1]

Согласно ГОСТ 14771-79 сварку продольных и кольцевых швов необходимо выполнять на флюсовой подушке.

Рисунок 4.2 – Флюсовая подушка для сварки внутренних продольных швов

Для сборки сваренных обечаек между собой по кольцевым швам использовать установку по сборке обечаек по кольцевым швам(см.рис. 4.3). Данное приспособление дает возможность точно собрать между собой обечайки без не соостности, а так же обеспечивает доступность сварного шва к проставлению прихваток.

Изготовление цистерны для перевозки нефтепродуктов 📙 Курсовая → 🆔 84850