Технология и материалы сварочного производства

Технология и материалы сварочного производства

Введение

сварка технический шов

Материал конструкции - сталь АК32ш.

Цилиндрическая оболочка (обшивка) - сварная конструкция из листов толщиной 30 мм, сваренных в стык, гнутая в форме обечайки. Кольцевой набор, подкрепляющий обечайку, состоит из полуколец (секторов), стыкующихся на обшивке в кольцевые ребра жесткости толщиной 14 мм. Сектора представляют собой полосы металла, загнутые в полукольца.

АК-32ш - среднелегированная сталь высоко прочная (электро - шлаковый переплав).

Химический состав и механические характеристики АК-32ш. по ТУ 14 -1-3955-85.

Толстовой прокат изготовляют в виде листов и резаных листов (из рулонов) толщиной 10 - 40 мм. Ширина листов в поставке от 2000 до 3000 мм., длина от 6000 до 11500 мм.

Предельные отклонения толщин согласно таблице 1.1

Таблица 1.1

Предельные отклонения по длине согласно таблице 1.2

Таблица 1.2

Все стали типа АК должны быть подвергнуты термообработке (закалка и высокий отпуск). Допускается применение двойной закалки (закалка + закалка + высокий отпуск). Механические свойства согласно таблице 1.3

Таблица 1.3

Марка стали         Предел текучес-ти кгс/мм2Предел временного сопротивле-ния кгс/см2Относите-льное удлинение %Относите-льное сужение %Ударная вязкость при t=+20С

Не допустимыми внутренними дефектами по результатам УЗК являются:

Нарушение сплошности с общей площадью 10 см².

Два и более нарушения сплошности с общей площадью от 5 до 10 см².

Нарушение сплошности выходящее на кромку листа.

На кромках листов не должно быть расслоения. Удаление поверхностных дефектов огневой зачисткой и заваркой дефектов не допускается. На каждый лист наносится маркировка:

1.      Номер плавки э.ш.п.

2.      Номер слитка

.        Номер листа

.        Марка стали

.        Клеймо ОТК завода изготовления

.        Клеймо представителя генерального заказчика

Отгрузку листов производят партиями, каждая партия должна сопровождаться сертификатом. Сертификаты секретны и хранятся в архивах ОТК высшей приёмки.

2. Рекомендуемые способы сварки и сварочные материалы

Способы сварки при изготовлении различных узлов отличаются по степени механизации и по способу защиты металла в зоне сварки.

Таблица 2.1. Механические свойства металла шва

Таблица 2.2

ЭА 981/15              -15СДо 100С при t= -10 -

ЭА 48М/22            -15СДо 100С при t= -10 -

3. Выбор сварочного оборудования и их характеристики

Конвертор сварочный универсальный типа КСУ-320 предназначен для ручной дуговой сварки. Имеет регуляторы горячий старт, ток короткого замыкания, цифровой индикатор тока дуги.

Таблица 1. Технические характеристики КСУ-320

Выпрямитель сварочный ВД-306Д

Сварочный выпрямитель ВД-З06Д предназначен для ручной дуговой сварки покрытыми электродами изделий из стали на постоянном токе. Имеет возможность подключения приставки для аргонодуговой сварки (БУСП-ТИГ), пульта дистанционного регулирования тока.

Выпрямитель имеет тиристорное управление. В качестве дополнительных функций имеет регулировку тока короткого замыкания, переключатель крутизны вольт-амперных характеристик на три положения, переключатель ТIG/ММА. Обладает высокими сварочными свойствами, не отличающимися от лучших образцов выпрямителей. Имеет сертификат ВНИИСТа на применение ВД-306Д при строительстве нефте - газопроводов.

Выпрямитель имеет следующие основные технические решения:

Широкий диапазон плавного регулирования сварочного тока

Высокий уровень стабилизации сварочного тока при колебаниях питающей сети и изменениях температуры (-40…+40 0С)

Возможность дистанционного регулирования сварочного тока

Малое разбрызгивание при сварке ММА

Легкий поджиг дуги и низкое дымо - газовыделение

За счет выбора крутизны внешней характеристики возможна сварка в различных пространственных положениях

Быстроразъемные, безопасные токовые разъемы

Класс изоляции Н по ГОСТ 8865-70

Принудительное охлаждение.

4. Разбивка конструкции на сборочные узлы

1. Узел 1 - обечайка Деталь 1,

. Узел2/8 - стенка Деталь 2,

. Узел 3/8 - полка Деталь 3,

. Узел 4/8 - узел 2 и узел 3,

. Узел 5 - узел 1 и узел 4/8.

. Технологическая последовательность сборки и сварки конструкции

Требования к сварочным материалам:

Подготовка. Ответственный за правильность подготовки сварочных материалов является мастер. Он расписывается за качество и предъявляет ОТК. Представитель ОТК заверяет паспорта на сварочные материалы. Контроль за правильностью подготовки, хранения и применения возлагается на ОТК предприятия.

Транспортировка. Транспортировка электродов в цех, а также к рабочему месту вне цеха осуществляется только в контейнерах.

Прокалка. Прокалка производиться с целью удаления влаги, недопустимое количество которой во флюсе и электродах приводят как правило к ухудшению свариваемости, технологических свойств этих материалов и увеличения содержания Н в наплавленном металле и металле шва. Прокалка сварочного материала должна производиться в печах обеспечивающих удаление паров влаги. Прокалка электродов аустенитного класса производиться при t=С, время выдержки 2 часа, медленное охлаждение. Срок годности без упаковки - 15 суток, в герметичных контейнерах - 60 суток, в сушильных шкафах - 30 суток.

Режимы для ручной сварки сварными электродами согласно таблице 5,1

Таблица 5.1

Ток постоянный обратной полярности. Для ручной сварки в качестве сварочного оборудования используется балластный реостат типа РБ-302. В качестве источника питания используем выпрямитель с падающей внешней характеристикой ВД-301.

Сварочное оборудование и инструмент, применяемые при сварке, должны периодически проверятся в соответствии с ОСТ 5Р.1093

Общие указания по сборке

. Зачистка под сварку

.1. Кромки деталей и прилегающие к ним поверхности, подлежащие сварке, должны быть зачищены непосредственно перед сборкой от влаги, краски, масла, ржавчины и окалины до чистого металла на ширину 50 мм. B случае загрязнения свариваемых кромок после сборки, необходимо непосредственно перед сваркой протереть их ветошью.

. Закрепление деталей при сборке

.1. Закрепление деталей при сборке конструкции под сварку должно выполнятся при помощи электроприхваток (жесткое закрепление) или эластичных креплений (гребенок, скоб, домкратов, струбцин, прижимов, грузов и т.д.).

.2. Выполнение прихваток при сборке конструкции рекомендуется производить по таблице 5.2

Таблица 5.2 Размеры прихваток

.3. Прихватки должны быть зачищены от шлака и металлических брызг. Некачественно выполненные прихватки, а также прихватки с трещинами подлежат удалению.

.4. Гребенки могут быть изготовлены из листа или полособульба. Толщины гребенок, изготовленных из листа, должны быть в пределах 0,5xS<Sгp.<S (S-минимальная толщина стыкуемых листов). Толщина гребенок из полособульба может быть меньше. Высота не менее 80 мм. Длина гребенок от 350 до 450 мм. Гребенки устанавливаются под углом 45 градусов.

.5. Приварку гребенок и других временных креплений следует производить односторонним швами (см Таблицу 5.2).

Применение технологических планок, прихваток, гребенок, скоб, обухов, коротышей и т.п. временных крепежных деталей с приваркой их к корпусным конструкциям должно быть сведено к минимуму. Рекомендуется избегать прихватки креплений к свободным кромкам штатных деталей корпуса, в том числе к кромкам поясков и бульбам балок набора. Выполнение прихваток должно производиться электродами ЭА48М/22, что и сварка самих конструкций. При этом не допускаются подрезы, наплывы, газовые поры, прожоги, шлаковые включения, трещины и незаваренные кратеры.

Все временные крепления привариваются только аустенитными сварочными материалами. Места временных креплений проверяются цветной дефектоскопией.

. Примечания;

.1. По концам стыкуемых деталей или конструкций следует выполнить по 2 или 3 усиленных электроприхватки длиной от 80 до 90 мм при расстоянии между ними от 150 до200 мм.

.2.В Отдельных случаях, когда прихватки должны обеспечивать прочность конструкции при кантовке или транспортировке, необходимо предусматривать увеличение размеров и уменьшение шага прихваток в соответствии с расчетами, что должно быть отражено в рабочей документации.

Общие указания по сварке.

. К руководству к сборочно-сварочным работам и контролю соблюдения технологии допускаются ИТР изучившие РД 5.9673-77 и ПК 90.2096-81 и другие руководящие документации по сварке стали АК и прошедшие аттестацию заводской комиссии назначаемой директором предприятия. К сварочным работам конструкции из стали АК допускаются сварщики не ниже 3-го разряда имеющим удостоверение на допуск на сварку стали АК. Выполнение прихваток при сборке корпусных конструкций и установке сборочных приспособлений на конструкции должны производить сварщики не ниже 3-го разряда для I и II класса ответственности и не ниже 2-го разряда III и IV класса ответственности.

ОТК должны периодически проверять сроки действия удостоверения и квалификации сварщика выполняемой работы.

. Каждый сварщик должен иметь удостоверение. В удостоверение должны быть указаны:

1.      Марка основного и свариваемого материала.

2.      Способ сварки.

.        Положение шва в пространстве.

.        Разряд сварщика.

.        Срок действия удостоверения.

. Сварка производиться на постоянном токе и прямой полярности.

. Коле6ания напряжения первичной питающей (силовой) сети относительно номинальной величины допускаются до ±6%.

. Воздушно-дуговую и газовую строжку необходимо производить при тех же минимально допустимой температуре окружающего воздуха при которых допускается выполнять сварочные работы.

. Сварка деталей со скосами кромок выполняется при помощи корневого прохода. Корневой проход заваривается ручной сваркой электродами ЭА 48М/22 в 3 прохода, а остальные проходы ЭА981/15.

. При выполнении соединения с двух сторон начинать сварку следует со стороны противоположной поставленным электро - прихваткам.

. Сварку выполнять блоками длиной 2 м, сварку каждого блока выполнять на проход. Сварку выполнять с обжигающим валиком. сварка допускается до -10 градусов. При отрицательных температурах подогрев до 50 градусов.

.1. Последовательность изготовления узлов.

Сборка и сварка таврового набора. (Узел 4)

Сборка и сварка таврового набора производится на плоском стенде.

Произвести зачистку стенда с помощью газовой резки с последующей электровоздушной строжкой и зачисткой пневмо - машинками с шлифовальным кругом и проверить его на горизонтальность.

Детали, поступившие на сборку, должны быть приняты на соответствующую документацию и иметь маркировку. Детали подать на стенд.

Произвести разметку линий притыканий стенок набора на поясках, закернить, зачистить места установки стенок на поясках и привариваемые кромки стенки пневмо-машинками, возобновить разметку линий притыкания на поясках.

Производится контроль чистоты свариваемых кромок.

При наличие грязи выполнить повторную зачистку.

При наличие влаги на кромках из необходимо прогреть пламенем газовой горелки

Нанести на стенде радиус изгиба рёбер жёсткости (пояска и стенки) при помощи технологического циркуля.

Установить подкладные планки. Один из боковых торцов подкладных планок должен быть установлен по линии разметки стенки ребра жёсткости. Размеры подкладных планок должны соответствовать: длина планки должна быть равна высоте стенки; высота планки должна быть равна 0,5B - 0,5d1, где B - ширина пояка, d1 - толщина стенки.

Установить поясок по линии разметки, со стороны выгиба пояска установить Г-образные планки для предотвращения появления «грибновитости».

Уложить стенку на подкладные планки, выравнить по длине пояска, по линии притыкания и перпендикулярности стенки к пояску по угольнику, закрепить стенку к пояску на электро-прихватки, выдерживая зазоры под сварку согласно узла сварки №4.

Приварить поясок к стенке ручной сваркой электродами ЭА981/15, диаметр 4 мм., по методу обжигающего валика. Корневой проход электродами ЭА48М/22.

Освободить узел от закреплении.

Снять узел с оснастки.

Изготовленные узлы набора проверить на соответствие требованиям чертежа и сдать ОТК.

При необходимости, выполнить правку узлов с оформлением в «Журнале сдачи работ УКП».

Допуски при сборке и сварке таврового набора на плоском стенде.

Таблица 5.3

5                Грибовидность полки набора к стенке пояска.      Линейка               -              2+,

Сборка и сварка корпуса из обечаек. (Узел1)

Сборку обшивки корпуса из обечаек производить на сборочной площадке.

Для сборки обшивки корпуса на плоском стенде наносится контур обечайки и контрольная линия ДП.

Установить краном обечайку на сборочный стенд.

Выровнять нижние торцы обечайки по контрольной линии, нанесенной на стенде с допуском ±5 мм и закрепить его с помощью клиньев.

Проверить плановым уровнем горизонтальность верхнего торца обечайки на чистовой торцевой кромке. Выполнить выравнивание обечайки с допуском на не горизонтальность ±1 мм. Установить и приварить распорное кольцо.

Выставить и приварить по верхним торцам обечайки направляющие планки 8 штук снаружи обечайки.

Проверить шланговым уровнем горизонтальность торца обечайки по теоретической линии чистовой кромки или ее контрольной. Выполнить выравнивание обечайки с допуском на негоризонтальность ±1 мм.

Проверить соосность центра обечайки по торцам отвесом. Она не должна превышать 2 мм.

Выровнять разностенность по стыку обечайки.

Подготовить стыковые кромки под сварку.

акрепить стык электроприхватками с соблюдением требования раздела 6. Закрепление стыков на электроприхватки должно производиться в последовательности выравнивания разностенности.

После закрепления стыка и снятия приспособлений для выравнивания разностенности, проверить наличие по стыку домиков и разностенности. Величина домиков и разностенности допускается не более 2 мм.

Установить и приварить распорные кольцам по краям обечайки.

Сдать стык обечаек УКП под сварку.

Выполнить сварку стыка обечайки с соблюдением раздела 5. В первую очередь вариться корневой проход ручной сваркой электродами ЭА 48М/22 с внутренней стороны (3 прохода). Произвести строжку корневого шва. Произвести сварку шва ручной сваркой электродами ЭА 981/15 по методу обжигающего валика. Сварку выполнить по узлу №1

Освободить узел от закреплении.

Изготовленную обечайку проверить на соответствие требованиям чертежа и сдать ОТК.

При необходимости, выполнить правку узлов, с оформлением в «Журнале сдачи работ УКП». Выполнить контроль сварочного шва согласно разделу

Сдать сварку швов на контроль.

Освободить узел от закреплении.

Снять узел с оснастки.

Установка и приварка кольцевого набора на обшивку. (узел 5).

Произвести разметку линий притыканий кольцевого набора к обшивке, закернить, зачистить места установки набора.

Установить узел кольцевого набора, выровнять по длине, по линии притыкания и перпендикулярности стенки к пояску по угольнику, закрепить стенку к пояску на электроприхватки, выдерживая зазоры под сварку согласно чертежу.

Установить 5 узел кольцевого набора, выровнять по линии притыкания и перпендикулярности набора по угольнику, выдерживая зазоры под сварку согласно узла сварки №5.

Соединить узлы между собой электроприхватками, выдерживая зазоры под сварку согласно чертежу.

Установить 3 узел кольцевого набора, выровнять по длине, по линии притыкания и перпендикулярности стенки к пояску по угольнику, закрепить стенку к пояску на электроприхватки, выдерживая зазоры под сварку согласно чертежу.

Соеденить узлы между собой электроприхватками, выдерживая зазоры под сварку согласно чертежу.

Установить 4 узел кольцевого набора, выравнить по длине, по линии притыкания и перпендикулярности стенки к пояску по угольнику, закрепить стенку к пояску на электроприхватки, выдерживая зазоры под сварку согласно чертежу.

Соеденить узлы между собой электроприхватками, выдерживая зазоры под сварку согласно чертежу.

Сдать стык под сварку.

Выполнить сварку стыков кольцевого набора с соблюдением раздела 6. В первую очередь вариться корневой проход ручной сваркой электродами ЭА 48М/22 с внутренней стороны (3 прохода). Произвести строжку корневого шва. Произвести сварку шва ручной сваркой электродами ЭА 981/15 по методу обжигающего валика. Сварку 4 стыков кольцевого набора выполнять одновременно.

Освободить узел от закреплении.

Изготовленную обечайку проверить на соответствие требованиям чертежа и сдать ОТК.

При необходимости, выполнить правку узлов, с оформлением в «Журнале сдачи работ УКП».

6. Контроль качества сварных швов

Контроль качества сварочных работ при изготовлении конструкции производить согласно ОСТ 5.9324-93.

Контроль качества деталей, поступающих на сборку, выполняют внешним осмотром и измерением. При этом проверяется:

. Наличие, маркировки и клейма ОТК, подтверждающего марку материала.

. Формы и размеры деталей по чертежу.

. Угол скоса кромок, глубину разделок и размер притупления кромок.

. Качество обработки кромок свариваемых поверхностей.

. Чистота деталей (отсутствие ржавчины, окалины, масла и др.).

. Наличие припусков в соответствии со схемой припусков.

. Отсутствие на поверхности деталей дефектов в виде трещин, вмятин, вырезов, расслоений.

Сварные соединения, выполненные в соответствии с требованиями технологического процесса, подлежат приемочному контролю службой технического контроля в последовательности, предусмотренной технологическим процессом, с учетом требований настоящего стандарта.

Приемочный контроль сварных соединений, следует производить после окончания сварочных и рихтовочных работ до их окраски или грунтовки и до нанесения гальванических или других покрытий.

. При приемочном контроле сварных соединений следует применять:

визуальный и измерительный контроль;

контроль радиографическим методом;

контроль ультразвуковым методом (УЗК);

цветная дефектоскопия.

Методы и объемы контроля сварных соединений назначает предприятие проектант.

. Визуальный и измерительный контроль сварных соединений следует производить после окончания сварочных работ. Визуальному и измерительному контролю должно подвергаться каждое сварное соединение.

При визуальном и измерительном контроле должно быть установлено отсутствие в них наружных дефектов:

Трещин в шве и околошовной зоне, непроваров, прожогов, свищей, незаваренных кратеров, наплывов, протеков металла, несоответствие формы и размеров сварного шва, местных скоплений пор и включений;

. На сварной конструкции участки сварных соединений, подлежащие контролю радиографическим или ультразвуковым методом, должна намечена служба технического контроля.

Контроль сварных соединений радиографическим методом следует производить для обнаружения в них внутренних дефектов: трещин, непроваров, пор, шлаковых включений.

Оценка сварного соединения по трехбальной системе. Проходящий балл 3 и 2.

Контроль сварных соединений ультразвуковым методом следует производить для обнаружения в них внутренних без расшифровки их характера, но с указанием их количества, условных размеров и координат расположения (по длине и глубине).

Сварные соединения, в которых не обнаружены дефекты, следует считать выдержавшими испытания.

. В процессе сварки проверяют внешний вид шва, его геометрические размеры, производят обмер изделия, осуществляют постоянное наблюдение за исправностью сварочного оборудования, наблюдают за выполнением технологического процессов.

. Испытание стыковых (сварка пазов и стыков обечаек) и тавровых (приварка переборок к обечайке) швов гидравлическим испытанием путем закачки в резервуар воды.

. Произвести 100% контроль ультразвуком пазовых и стыковых швов обечайки по ГОСТ 1093 - 93.

Шов считается не годным, если на контролируемом участке обнаружены:

а) дефекты, имеющие протяженность более 10 мм (при δ=6 ÷ 20 мм).

б) дефекты, сигнал от которых превышает амплитуду импульса, отраженного от контрольного сверления в эталоне ı, расположенные на глубине 15 мм (при δ = 6 ÷ 20 мм).

в) дефекты, условная протяженность и амплитуда сигнала от которых менее оговоренных в п. а) и п. б), если количество этих дефектов более 3-х на 100 мм или их суммарная протяженность превышает 20% длины контролируемого участка.

. Места временных креплений и околошовная зона проверяются цветной дефектоскопией.

7. Определение норм расхода сварочных материалов

Расчет нормы расхода сварочного материала следует выполнять на основе рабочего чертежа секции, плотности, коэффициента перепада от массы наплавленного металла, коэффициента распадания сварных материалов.

1. Объем обечайки

=(D-2δ)*3,14*L* δ=(2000-2*30)*3,14*4000*30=730992мм³.

. Вес металла

Р= V*7,85=5738 кг

.Объем шпангоут-стенка

=D*3,14* δ ₁*(Н - δ₂)*8=2000*3,14*14*180*8=126604,80.

. Вес металла

Р= V*7,85=126604,80*7,85=993,85 кг

. Вес конструкции.

Р_общ=5,738+0,993=6,63 тонны

Заключение

Сварочный выпрямитель ВД-З06Д предназначен для ручной дуговой сварки покрытыми электродами изделий из стали на постоянном токе. Имеет возможность подключения приставки для аргонодуговой сварки (БУСП-ТИГ), пульта дистанционного регулирования тока.

Выпрямитель имеет тиристорное управление. В качестве дополнительных функций имеет регулировку тока короткого замыкания, переключатель крутизны вольт-амперных характеристик на три положения, переключатель ТIG/ММА. Обладает высокими сварочными свойствами, не отличающимися от лучших образцов выпрямителей. Имеет сертификат ВНИИСТа на применение ВД-306Д при строительстве нефте - газопроводов.

Выпрямитель имеет следующие основные технические решения:

Широкий диапазон плавного регулирования сварочного тока

Высокий уровень стабилизации сварочного тока при колебаниях питающей сети и изменениях температуры (-40…+40 0С)

Возможность дистанционного регулирования сварочного тока

Малое разбрызгивание при сварке ММА

Легкий поджиг дуги и низкое дымо - газовыделение

За счет выбора крутизны внешней характеристики возможна сварка в различных пространственных положениях

Быстроразъемные, безопасные токовые разъемы

Класс изоляции Н по ГОСТ 8865-70

Принудительное охлаждение.

Литература

1. Курс лекций по специальности.

. Бельчук Г.А. «Сварные соединения в корпусных конструкциях» Судостроеие 2010.

. Бельчук Г.А., Гатовский К.М., Кох Б.А. «Сварка судовых конструкций» Судостроение 2009 г.

. Абрамович В.Р., Бочкарёв В.П., Глушаков Л.Б. «Справочник сварщика судостроителя» Судостроение 2011 г.