Технология Сварки теплотрассы
Министерство общего и профессионального образования
ГОУ НПО СО <<Туринского профессионального училище>>
Курсовая работа.
Технология
Сварки теплотрассы.
Выполнил:
Яковлев
Василий
Сергеевич.
Руководитель:
Иванов В.В
Мастер
П./О
Туринск
2010
Содержание.
- Вступительная
часть (история развития сварки, роль сварки
в народном хозяйстве).
- Основная
часть (назначение, цели, подготовка к
работе, сварочные работы).
- Заключительная
часть (техника безопасности, противопожарные
мероприятия).
- Используемая
литература.
Введение.
История развития сварки.
Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого (ГОСТ 2601-84).
Различаются два вида сварки: сварку плавлением и сварку давлением.
Сущность сварки плавлением состоит в том, что металл по кромкам свариваемых частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева. Источником нагрева могут быть электрическая дуга, газовое пламя расплавленный шлак, плазма, энергия лазерного луча. При всех видах сварки плавлением образующийся жидкий металл одной кромки соединяется и перемешивается с жидким металлом другой кромки, создается общий объем жидкого металла, который называется сварочной ванной. После затвердевания металла сварочной ванны получается сварной шов.
Сущность сварки давлением состоит в пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей путем их сжатия под нагрузкой при температуре ниже температуры плавления.
Сварной шов получается в результате пластической деформации. Сваркой давлением хорошо свариваются только пластические металлы: медь, алюминий, свинец и др. (холодная сварка).
Среди большого разнообразия различных видов сварки плавлением ведущее место занимает дуговая сварка, источником теплоты при которой служит электрическая дуга.
В 1802 году российский ученый В.В.Петров открыл явление электрического дугового разряда и указал на возможность использования его для расплавления металлов. Своим открытием он заложил начало развитию новых отраслей технических знаний и науки, получивших в дальнейшем практическое применение в электродуговом освещении, а затем при электрическом нагреве, плавке и сварке металлов.
В 1882 году другой российский ученый-инженер Н.Н.Бенардос, работая над созданием крупных аккумуляторных батарей, открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им был разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов.
В 1888 году российский инженер Н.Г.Славянов предложил производить сварку плавящимся металлическим электродом. С его именем связано развитие металлургических основ электрической дуговой сварки, создание первого автоматического регулятора длины дуги и первого сварочного генератора.
Им были предложены флюсы для получения высококачественного металла сварных швов.
В 1924-1935
гг. в основном применяли ручную сварку
электродами с тонкими ионизирующими
(меловыми) покрытиями. В эти годы под руководством
академика В.П.Вологдина были изготовлены
первые отечественные котлы и корпуса
нескольких судов. С 1935-1939 гг. стали применяться
толстопокрытые электроды. Для электродных
стержней использовали легированную сталь,
что позволило использовать сварку для
изготовления промышленного оборудования
и строительных конструкций. В процессе
развития сварочного производства была
разработана технология сварки под флюсом.
Сварка под флюсом позволила увеличить
производительность процесса в 5-10 раз,
обеспечить хорошее качество сварного
соединения за счет увеличения мощности
сварочной дуги и надежной защиты расплавленного
металла от окружающего воздуха, механизировать
и усовершенствовать технологию производства
сварных конструкций. В начале пятидесятых
годов Институтом электросварки им. Е.О.Патона
была разработана электрошоковая сварки,
что позволило заменить литые и кованые
крупногабаритные детали сварными; заготовки
стали более транспортабельными и удобными
при сборке-монтаже.
С 1948 г. получили промышленное применение способы дуговой сварки в инертных защитных газах: ручная неплавящимся электродом, механизированная и автоматическая неплавящимся и плавящимся электродом. В 1950-1952 гг. в ЦНИИТмаше при участии МВТУ и ИЭС им. Е.О.Патона была разработана сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа - процесса высокопроизводительного и обеспечивающего хорошее качество сварных соединений. Сварка в среде углекислого газа составляет около 30% объема всех сварочных работ в нашей стране. Разработкой этого способа сварки руководил доктор наук, профессор К.Ф.Любавский.
В конце пятидесятых годов французскими учеными был разработан новый вид электрической сварки плавлением, получивший название электронно-лучевой сварки. Этот способ сварки применяется и в нашей промышленности. Впервые в открытом космосе была осуществлена автоматическая сварка и резка в 1969 г. космонавтами В.Кубасовым и Г.Шониным. Продолжая эти работы в 1984 г., космонавты С.Савицкая и В.Джанибеков провели в открытом космосе ручную сварку, резку и пайку различных металлов.
К сварке
плавлением относится также газовая сварка,
при которой для нагрева используется
тепло пламени смеси газов, сжигаемой
с помощью горелки (ГОСТ 2601-84).
Способ газовой сварки был разработан в конце прошлого столетия, когда началось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена. В этот период газовая сварка являлась основным способом сварки металлов и обеспечивала получение наиболее прочных соединений. Наибольшее распространение получила газовая сварка с применением ацетилена. С развитием сети железнодорожных дорог и вагоностроения газовая сварка не могла обеспечить получение конструкций повышенной надежности. Большее распространение получает дуговая сварка. С созданием и внедрением в производство высококачественных электродов для ручной сварки, а также разработкой различных методов автоматической и механизированной дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов, контактной сварки газовая сварка вытеснялась из многих производств. Тем не менее, газовая сварка применяется во многих отраслях промышленности при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали, сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и других цветных металлов и их сплавов; наплавочных работах. Разновидностью газопламенной обработки является газотермическая резка, которая широко применяется при выполнении заготовительных операций при раскрое металла.
К сварке с применением давления относится контактная сварка, при которой также используется и тепло, выделяющееся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока.
Различают точечную, стыковую, шовную т рельефную контактную сварку.
Основные способы контактной сварки разработаны в конце прошлого столетия. В 1887 году Н.Н.Бенардос получил патент на способы точечной и шовной контактной сварки между угольными электродами. Позднее эти способы, усовершенствованные применением электродов из меди и ее сплавов, стали наиболее широко распространенными способами контактной сварки. В автомобилестроении контактная точечная сварка является основным способом соединения тонколистовых штампованных конструкций. Кузов современного легкового автомобиля сварен более чем в 10 тысячах точек. Современный авиалайнер имеет несколько миллионов сварных точек. Стыковой сваркой сваривают стыки железнодорожных рельсов, стыки магистральных трубопроводов. Шовная сварка применяется при изготовлении бензобаков. Рельефная сварка является наиболее высокопроизводительным способом сварки арматуры для строительных железобетонных конструкций.
Особенность
контактной сварки - высокая скорость
нагрева и получение сварного шва, это
создает условия применения высокопроизводительных
поточных и автоматических линий сборки
узлов автомобилей, отопительных радиаторов,
элементов приборов и радиосхем.
Основная часть.
Работа с заказчиком.
К нам обращается заказчик с заказом на изготовление внутреннего водопровода.
Назначение: теплотрассы предназначены для поступления горячей и
холодной воды из котельных или колонки в жилые и нежилые помещения.
Цели: проложить теплотрассу в жилое помещение, чтобы
обеспечить жильцов горячей и холодной водой.
Заказчик предоставляет нам документацию, которая содержит:
- чертежи изделия;
- чертежи объекта, в котором должен быть изготовлен водопровод;
- размеры изделия;
- размеры территории, на которой будут производиться сварочные работы;
- разрешение пожарной охраны на проведение сварочных работ;
- диаметр труб;
- марка стали;
- количество материала, нужного для изготовления водопровода.
После этого заказчик предоставляет нам контракт, в котором указаны условия изготовления водопровода, сроки изготовления,
финансирование, размер неустойки со стороны заказчика и размер
неустойки
с нашей стороны, размер заработной платы.
Если нас все устраивает, то мы подписываем
контракт.
Закупка металлопроката для изготовления теплотрассы.
Нас финансируют, мы едем на металлургический завод. В нашем случае это может быть либо «Нижнетагильский металлургический комбинат», либо «Салдинский металлургический комбинат», либо «Ашинский металлургический завод». Мы приезжаем на «Нижнетагильский металлургический комбинат», чтобы заключить договор на поставку нужного нам металлопроката, в нашем случае это в основном будут трубы. Мы заключаем договор, в котором указано, кто будет производить доставку: мы или завод-производитель, каким видом транспорта будет осуществляться доставка, это может быть наземный, воздушный или морской виды транспорта. Для нас удобнее и дешевле будет использовать наземный вид транспорта (железнодорожный). Также в договоре должны быть указаны сроки доставки и размеры неустойки.
Нам доставляют металлопрокат. Мы приезжаем на станцию, куда нам доставили металлопрокат и проводим его контроль, по марке стали, по диаметру труб, по длине труб, по качеству, по толщине стенки труб. Для этого мы используем данные документации, рулетку, штангенциркуль. Затем мы выгружаем трубы из вагонов и грузим их в грузовые автомобили, при этой операции мы используем автокар, кран-балку, автокран.
После этого мы
перевозим металлопрокат на объект, где
мы будем производить сварочные работы.
На объекте мы складируем металлопрокат
так, чтобы он не подвергался воздействию
влаги, чтобы он никому не помешал, и чтобы
его нечаянно не могли помять или погнуть.
Выбор сварочных материалов для изготовления теплотрассы.
После
закупки металлопроката нам нужно купить
сварочные материалы, в нашем случае это
электроды. Мы приезжаем на склад или в
магазин и заказываем электроды нужной
нам марки, диаметра, длины и по виду тока
(переменный, постоянный). Нам привозят
электроды и мы на месте при получении,
руководствуясь данными документации,
производим контроль по марке, диаметру,
длине электрода, а также по виду используемого
тока. Мы увозим электроды на объект работы
и складируем их в помещении, чтобы они
не отсырели, никому не мешали и чтобы
их не смогли украсть. Электродами называются
металлические стержни, с нанесенной или
спрессованной на них обмазкой, в которой
находятся легирующие и антиокисные элементы.
Обмазка электрода предназначена для
стабильного горения дуги, защиты сварочной
ванны от попадания в нее вредных веществ
из окружающей среды, а также для выведения
вредных веществ в шлак.
Выбор сварочного оборудования для изготовления теплотрассы.
После того как мы купили электроды, нам для производства внутреннего водопровода понадобится сварочное оборудование, в нашем случае мы выбираем сварочный трансформатор и сварочный агрегат. Мы можем купить или взять в аренду сварочный трансформер и сварочный агрегат, в нашем случае нас больше устраивает взять сварочное оборудование в аренду. Получив сварочное оборудование, мы отвозим его на объект, где будут производиться сварочные работы, ставим сварочный трансформатор и сварочный агрегат в помещение, чтобы они никому не мешали, чтобы они не подвергались воздействию влаги, и их никто не смог украсть или сломать. Сварочный трансформатор предназначен для понижения напряжения 380 В переменного тока до напряжения холостого хода.
Подготовка к работе.
Проверяем наличие топлива, масла, охлаждающей жидкости, плотность аккумулятора. Исправность всех узлов и деталей.
Принцип работы.
Двигатель заработал, вал якоря завращался в магнитном поле статера, силовые линии которого пересекают витки якоря, наводит в них ЭДС, образуется переменный ток напряжением 65-90. В поступает на коллектор и при помощи угольных или графитовых щеток снимается постоянный ток и идет в сварочную цепь, при
зажигании
дуги напряжение падает до 25-27 В.
Подготовка металла к сварке.
После того, как все нужное нам для изготовления водопровода находится на объекте работы, мы начинаем подготовку металла к сварке, т.е. производим правку, обезжиривание, зачистку металла.
Правка металлопроката производится, как правило, в холодном состоянии вручную, на правочных плитах. При правке металла мы будем использовать молоток, кувалду.
Обезжиривание - это очистка металла от масла и других смазочных материалов. При обезжиривании, мы используем солярку, тряпки, щетки.
Зачистка
- это очищение металла от ржавчины, грязи,
окалины. При зачистке металла, мы используем
металлические щетки, наждачную бумагу,
напильники.
Разметка.
После того как мы подготовили к сварке металл, приступаем к процессу разметки. Разметку мы производим по чертежам.
Разметка представляет собой нанесение на металл конфигурации заготовки. Разметку осуществляют с припуском. Припуск - это разность между размером заготовки и чистовым размером детали. При разметке, мы использовали такие инструменты, как стальной метр, стальная рулетка, металлическая линейка, чертилка, кернер,
циркуль,
штангенциркуль, рейсмус, угольник, мел.
Резка металла для изготовления
теплотрассы.
Закончив
разметку, мы проводим контроль по чертежам.
После контроля приступаем к разделительной
резке металла по разметке. Резка бывает
термическая и механическая. При термической
резке металла, используется газовая резка,
электродуговая резка. А при механической
резке применяются болгарка, механическая
пила, гильотина и др. Для нас удобнее будет
воспользоваться механическую резку,
в нашем случае болгарку. После процесса
резки металла мы проводим контроль по
чертежам, чтобы все размеры совпадали
с размерами, указанными на чертежах. После
контроля мы производим зачистку кромок
металла от заусенцев.
Организация рабочего места при сварке теплотрассы.
Когда мы провели все нужные операции перед началом сварочных работ, мы организуем рабочее место.
Организация труда на рабочих местах должна обеспечивать необходимые условия для высокопроизводительной и качественной работы исполнителей с минимальными затратами сил и времени.
Основную
роль в научной организации труда на рабочем
месте играют производственно-
К первым относится совершенствование организации рабочего места и технологии, специализация и оснащенность средствами механизации основных и вспомогательных работ.
Предполагается, что за каждым рабочим местом должны быть закреплены определенные виды работ.
Рабочее
место, в зависимости от закрепленных
за ним видов работ, должно быть оснащено
рационально расставленным, исправленным
сборочно-сварочным оборудованием, приспособлениями,
инструментом и складскими местами, а
при его организации должны быть учтены
правила техники безопасности, противопожарной
техники и производственной санитарии.
Чтобы обеспечить наивысшую производительность
труда, сварщику необходимо не только
правильно организовать рабочее место,
но и создать соответствующие условия
работы. Он должен быть обеспечен работой
в количестве, позволяющем полностью загрузить
рабочий день. Он должен знать нормы, расценки
и сроки выполнения работы. Оборудование
должно позволять точно устанавливать
режим сварки, в соответствии с заданным
технологическим процессом.
Обязанности сварщика перед началом работы.
Для защиты окружающих от действия лучей электрической дуги рабочее место электросварщика, находящееся как в помещении, так и на открытом воздухе, необходимо изолировать переносными ограждениями (щитами, ширмами), которые должны быть прочными,
легкими и изготавливаться из листовой стали, фанеры, соответствующим образом обработанной из асбестового полотна или, в крайнем случае, из брезента.
При необходимости производства сварочных работ на проезжей части или в проходах следует оградить это место сигнальными указателями. Прежде чем выполнять сварочные работы, необходимо предупредить об этом окружающих.
После
того как мы организовали рабочее место,
подготавливаем сварочное оборудование:
проверяем исправность всех узлов и деталей.
Производим проверку сварочных материалов
на качественное использование. Электроды
должны быть сухими, обмазка на них должна
быть без повреждений. Только после этого
подключаем сварочный трансформатор к
сети (подключает только электрик).
Технология сварки теплотрассы.
После того, как все готово к сварке, мы производим подгонку свариваемых частей теплотрассы, чтобы все совпадало с чертежами. Если все совпадает, то мы приступаем к процессу прихватки свариваемых частей. Перед прихваткой свариваемых частей мы подбираем силу сварочного тока, в зависимости, от марки свариваемой стали, марки электродов, диаметра электродов, толщины свариваемого металла, температуры окружающего воздуха.
Производим прихватку подогнанных частей водопровода. Затем делаем контрольное осматривание и оценку по конструкции, указанной на чертежах.
Если что-то не совпадает, мы разбираем несоответствующие части конструкций, зачищаем кромки и прихватываем части снова. Если все в порядке, мы производим сварку частей водопровода между собой.
Газовая сварка достаточно широко применяется при монтаже труб небольшого диаметра до 100-150 мм, при изготовлении угольников, тройников, отводов и других конструктивных элементов теплотрассы. Трубы сваривают стыковыми швами с допустимой выпуклостью шва до 1-3 мм в зависимости от толщины стенки.
При сварке теплотрассы для транспортировки газов и жидкостей сквозное проплавление стенки недопустимо, так как возникающие внутри трубы наплывы создают дополнительное сопротивление газам или жидкостям. Поэтому технология подготовки труб под сварку будет иная, чем при сварке листовых конструкций. При сварке труб с толщиной до 3 мм скоса кромок не делают. Стык собирают с зазором до половины толщины стенки трубы. При сварке труб толщиной свыше 3 мм делают скос кромок под углом 35-45 . Острую часть кромок притупляют, чтобы они не оплавлялись при сварке, и расплавленный металл не протекал внутрь трубы. В отдельных случаях, в зависимости от назначения теплотрассы, используют и другие, более сложные способы стыковки труб:
- без скоса кромок с подкладным кольцом;
- с раструбом и вставным кольцом;
- с разделкой кромок и внутренней вытачкой в трубах для более
точной их центровки и др.
При сварке теплотрассы для транспортировки газов и жидкостей запрещается применять остающиеся подкладные кольца. При сварке труб применяют как левый, так и правый способы сварки. Перед сваркой трубы выравнивают, чтобы их оси совпадали, затем прихватывают в нескольких местах по окружности и приступают к сварке. Для центровки труб во время сварки используют различные приспособления.
Если трубу можно поворачивать, то сварку лучше вести в нижнем положении.
Неповоротный стык сваривают последовательно нижним, вертикальным и потолочным швами. Этот случай является наиболее трудным для сварщиков, так как требует умения выполнять разные швы по ориентации их в пространстве.
В неповоротных стыках труб диаметром до 150 мм сначала сваривают нижнюю половину затем в обратном направлении - верхнюю. Начало и конец верхнего шва сваривают с перекрытием.
При сварке труб диаметром до 300 мм и более сварку начинают с какой-либо точки окружности и выполняют четырьмя участками.
При сварке промышленных и бытовых газопроводов с давлением газа до 1,2 МПа, трубы предварительно сваривают в производственных условиях в секции, длина которых выбираются исходя из возможности транспортировки.
Секции труб очищают и грунтуют противокоррозийной изоляцией. После чего производят подготовительные работы.
На сварочную проволоку должен быть сертификат. При отсутствии сертификата сваривают специальные образцы с последующим испытанием по определенной методике (3 образца для испытания на разрыв и 3 - на угол загиба).
После окончания подготовительных работ поверхность кромок и прилегающие к ним наружную и внутреннюю поверхности труб зачищают до металлического блеска на ширину не менее 10 мм по окружности. Сборка и сварка торцов труб с продольным изготовительным швом должна производиться со смещением продольных швов на 50 мм по окружности по отношению к шву предыдущей трубы.
К сварке труб допускаются сварщики, сдавшие экзамен по специальности в соответствии с Правилами Гостехнадзора и имеющие удостоверение на право сварки газопровода. Каждому сварщику присваивается номер или шифр, который он обязан наплавлять на расстоянии 30-50 мм от стыка.
Ручная газовая сварка труб выполняется только в один слой.
При выполнении работ в зимних условиях необходимо обеспечить надежную защиту сварщика и места сварки в соответствии с требованиями работы в полевых условиях. После сварки стыка производится внешний осмотр для выявления дефектов:
шлаковых включений, подрезов, пор, трещин и пр. Внешнему осмотру подлежат все сварные стыки после их очистки от шлака, брызг металла и окалины.
Поверхность наплавленного металла по всей окружности должна быть слегка выпуклой с плавным переходом к основному металлу без подрезов и незаваренных мест. Высота выпуклости шва допускается 1-3 мм, но не более 40% от толщины стенки трубы. Ширина шва не должна превышать толщину стенки трубы более чем в 2,5 раза. Не допускаются наплывы и грубая чешуйчатость. Стыки, не удовлетворяющие по внешнему виду перечисленные требования, бракуются или подлежат исправлению. Не допускается исправление стыков методом повторного наложения шва.
Существует способ газовой сварки в условиях, когда невозможно приблизиться с горелкой к объекту. Например, трубы для горячей или холодной воды в помещениях располагают вблизи стен, что создает сложные условия для сварки. В этих случаях применяется способ сварки с козырьком. Подготовка стыка под сварку требует определенных профессиональных навыков. Сваренный стык обладает высокой надежностью.
После
сварки проводим контроль по чертежам.
Если что-то не совпадает, мы вырезаем
эту часть. Подготавливаем новую часть
конструкции и ввариваем ее на место несоответствующей
части. Если же все в порядке, мы маркируем
изделие, сдаем его заказчику и получаем
заработную плату по контракту.
Заключительная
часть.
Противопожарная безопасность при сварке
теплотрассы.
Причинами пожара при сварочных работах могут искры и капли расплавленного металла и шлака, неосторожное обращение с пламенем горелки при наличии горючих материалов вблизи рабочего места сварщика. Опасность пожара особенно следует учитывать на строительно-монтажных площадках и при ремонтных работах в не приспособленных для сварки помещениях.
Для предупреждения пожаров необходимо соблюдать следующие противопожарные меры: