Разработка задвижки

  • Вид работы:
    Дипломная (ВКР)
  • Предмет:
    Другое
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    183,19 Кб
  • Опубликовано:
    2015-02-10
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Разработка задвижки

Введение

шиберный задвижка затвор свариваемость

В настоящем дипломном проекте рассматривается проектирование технологии изготовления и участка сборки и сварки задвижки с клиновым затвором для паропроводов ТЭС высокого давления.

Целью дипломного проекта является проектирование участка сборки и сварки на основе технологии, отвечающей современным требованиям рыночной экономики и современного уровня сварочного производства.

Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

Выполнить анализ недостатков базовой технологии изготовления и разработать новый вариант.

Обосновать выбор способа сварки, формы разделок, выбор сварочных материалов.

Определить параметры режима сварки, позволяющие обеспечить высокую технологическую прочность сварных соединений.

Произвести выбор современного сварочного оборудования.

Экономическим расчетом подтвердить правильность принятых инженерных решений.

Разработать план участка сборки и сварки на основе норм технологического проектирования и норм и правил БЖД, обеспечивающий максимально возможную степень загрузки оборудования и использования производственных площадей.

В качестве исходных данных для проектирования использованы:

Конструкторская документация.

Технические условия на изготовление.

Производственно-технологическая документация.

Результаты курсовых проектов и преддипломной практики.

Результаты литературного обзора.

Результаты патентно-правового поиска.

1. Исходные данные для проектирования

.1 Назначение, конструкция и условия работы задвижки с клиновым затвором для паропроводов ТЭС высокого давления

Задвижки данного типа применяются в качестве запорного устройства для перекрытия потока рабочей среды в магистральных трубопроводах по транспортировке товарной нефти и нефтепродуктов, а также в технологических схемах перекачивающих станций и резервуарных парков, с температурой рабочей среды от -15 до +80°С. Такие задвижки могут эксплуатироваться в районах с умеренным и холодным климатом, а также в сейсмоопасных районах до 9,5 баллов по шкале Рихтера. Изготовление и поставка по ТУ 374137-002-05785572-97.

Задвижка шиберная представляет собой вертикальный вертикальный аппарат

Техническая характеристика:

- Герметичность затвора: по классу В (ГОСТ 9544-93);

Среда: нефть и нефтепродукты;

- Температура рабочей среды: от -15 до +80°С;

- Температура окружающей среды: от -40 до +40°с (климатическое исполнение У1), от -60 до +40°С (климатическое исполнение ХЛ);

- Коэффициент сопративления задвижки - 0,24.

- Вид управления: электроприводной;

- Срок службы: не менее 30 лет;

- Время открывания задвижки электроприводом 47 сек.

Данная задвижка изготовлен из стали 15Х1МФЛ.

Общий вид задвижки шиберной графически представлен на листе 1502.Д13.836.01.00СБ.

1.2 Оценка технологичности изготовления задвижка шиберная

С точки зрения заготовительных операций при серийном производстве задвижка с клиновым затвором является технологичным изделием. Это объясняется тем, что при выполнении заготовительных операций ограничено применение ручного немеханизированного труда. Часть деталей имеет большие габариты. Последующая обработка, разделка кромок производится на фрезерном станке. Большая часть деталей требует специальной подготовки кромок, что понижает технологичность аппарата. Несколько понижает технологичность и необходимость применения подъемно - транспортного оборудования.

С точки зрения сборочно-сварочных операций pfldb; rf технологична. Это объясняется тем, что большинство сварных швов расположены в доступных местах. Практически все швы выполняются в горизонтальном положении. Цилиндрическая форма аппарата облегчает использование полуавтоматической сварки и уменьшает расход сварочных материалов.

1.3 Выбор конструкционных материалов и оценка свариваемости

Выбор основных материалов

Для изготовления корпуса задвижки с клиновым затвором используется сталь 15Х1МФЛ. Сталь для труб паронагревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления; поковок для паровых котлов и паропроводов; деталей цилиндров газовых турбин; для изготовления деталей, работающих при температуре 540-580°С.

Шток, детали и седло изготовлены из жаропрочных материалов, которые в условиях специфической рабочей среды должны обладать износостойкостью и твердостью.

Таблица 1. - Химический состав стали 15Х1МФЛ, %

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Mo

0.1 - 0,15

0.17 -0.37

0.4 - 0.7

До 0.3

до 0.025

до 0.03

0.9 - 1.2

0.25 - 0.35


Таблица 2. - Механические свойства стали 15Х1МФЛ

Сортамент

Размер

Напр.

sв

sT

d5

y

KCU

Термообр.

-

мм

-

МПа

МПа

%

%

кДж / м2

-

Отливка, ГОСТ 977-88



440-640

295

21


790


Для повышения износостойкости взаимно - прилегающие поверхности седла и тарелок задвижки клиновой, наплавляют износостойкими электродами ЦН-6Л.

Сварка седла с корпусом, а также новый слой износостойкой наплавки выполняется переходными электродами тип ЭА 395/95.

Таблица 3. - Физические свойства стали 15Х1МФЛ

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Град

МПа

1 / Град

Вт/(м·град)

кг/м3

Дж/(кг·град)

Ом·м

20

1.98



7800


230

100

1.93

12.4

44

7780


278

200

1.88

13

44

7750


343

300

1.83

13.6

42

7720


430

400

1.75

14

40

7680


532

500

1.67

14.4

37

7640


647

600

1.57

14.7

35

7600


775

700

1.51

14.9

32

7570


962

800


14.8

28

7540


1087

900


12

28

7560


1130

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9



Оценка свариваемости

Свариваемость - свойство металлов образовывать при установленной технологии сварки соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

Выявим, возможно ли образование горячих, холодных трещин и трещин повторного нагрева для основной стали, применяемой в задвижке - 15Х1МФЛ.

Горячие трещины.

Расчетно-статический метод оценки стойкости сплавов и сталей против образования горячих трещин является косвенным, т.к. основан на использовании параметрических уравнений, но им можно воспользоваться для приближенного определения чувствительности металла к образованию горячих трещин.

Определим чувствительность металла шва к образованию горячих трещин по формуле:

НСS= (1)

НСS=2,98.

2,98< 4 следовательно сталь не склонна к образованию горячих трещин.

Холодные трещины.

Используем параметрическое уравнение, полученное статистической обработкой экспериментальных данных, для определения углеродного эквивалента Сэкв, по которому и определим склонность стали к образованию холодных трещин.

Определим чувствительность стали к холодным трещинам. Склонность определим по величине углеродного эквивалента:

Сэкв=С+++ (2)

Сэкв=0,59

,59>0,45 сталь склонна к образованию холодных трещин, следовательно, при сварке необходим предварительный подогрев и последующая термообработка.

Трещины повторного нагрева.

Оценку склонности стали к трещинам повторного нагрева, которые возникают в зоне температур отпуска, произведем на основании параметрического уравнения.

Оценку проведем по формулам Накамура и Ито:

ΔG=Cr+3,3×Mo+8,1×V+10×C-2 (3)sr=Cr+Cu+2×Mo+10×V+7×Nb-5×Ti-2 (4)

ΔG=1,85 >0, Psr=0,2 <0.

У стали эти параметры выше 0, следовательно сталь склонна к образованию трещин повторного нагрева.

Выбранная сталь сваривается всеми видами сварки, имеет удовлетворительную структуру металла шва и зоны термического влияния. Сварные швы не склонны к образованию горячих трещин. Но склонны к образованию холодных трещин и трещин повторного нагрева. Для того, чтобы избежать холодных трещин при сварке в базовой технологии используется подогрев до температуры 200 оС-300 оС.

1.4 Анализ недостатков базовой технологии изготовления

Базовая технология изготовления и конструкция задвижки с клиновым затвором была разработана при проведении курсовых проектов по дисциплинам РиПСК, ПСК. При прохождении преддипломной практики и анализе ранее наработанных материалов мною был сделан вывод о необходимости изменения базовой технологии и конструкции, так как применение литых заготовок в массовом производсте очень дорогостояще В частности произведена замена РДС кольцевых швов на АСФ, п/а сварку в среде Ar для остальных швов, что позволяет повысить технологичность сварочного процесса. Предложено применить раздельную сборку корпуса из двух поковок с приваркой направляющих вместо цельной отливки. Также предлагается сварной вариант изготовления бугеля вместо цельной отливки, из более дешевые материалы. Это повышает технологичность конструкции и уменьшает расход сварочных материалов, позволяет избежать множественных литейных дефектов.

Предлагаемая технологии изготовления задвижки с клиновым затвором ДУ-250 представлены на листах 1502.Д13.836.05.00СБ и 1502.Д13.836.06.00СБ графической части дипломного проекта.

2. Разработка технологии изготовления задвижки с клиновым затвором

.1 Предлагаемый вариант принципиальной технологии изготовления корпуса задвижки шиберной

Изготовление корпуса задвижки с клиновым затвором.

изготовить заготовку корпуса из стали 15Х1МФЛ в виде поковок

провести предворительную механическую обработку поковки для проведения УЗД-контроля.

произвести подогрев участков корпуса для приварки втулок. 

произвести УЗД-контроль заготовок корпуса

провести механическую обработку заготовок корпуса под сварку

Изготовление проушин грузовых.

вырезать из листа стали 15Х1МФА термической резкой заготовки проушин.

фрезеровать кромки под сварку.

произвести механическую обработку отверстия проушин.

Изготовление втулок.

изготовить заготовку втулки из стали 15Х1МФЛ в виде поковок Dн=400, Dвн=200, L=250.

провести предворительную механическую обработку поковки для проведения УЗД-контроля.  

произвести УЗД-контроль заготовок втулки

провести механическую обработку заготовок втулки под сварку

произвести подогрев участков втулки для приварки к корпусу.

Сборка-сварка корпуса задвижки

собрать стык кольцевого шва, выставить зазор, устранить смещение кромок.

сварить кольцевой шов методом АСФ с сопутствующим подогревом.

провести отпуск при Т=680°С. До температуры 300°С скорость нагрева 30°С/ч. Время выдержки 5 часов. Охлаждать на воздухе.

зачистить сварные швы.

провести УЗД и РГД контроль швов.

произвести механическую обработку заготовки корпуса в сборе для варки направляющих.

произвести варку направляющих с сопутствующим подогревом.

произвести приварку технологических проушин.

произвести окончательную мех. обработку корпуса

Изготовление бугеля клиновой задвижки.

изготовить отливку заготовки ребра бугеля из стали 35Л.

произвести обрезку литников и отбивку шлаковой корки.

произвести контроль геометрии отливки.

произвести механическую обработку ребер с разделкой кромок.

произвести контроль геометрии после механической обработки.

из листового проката стали 09Г2С термическим путем вырезать заготовку опорного кольца бугеля.

произвести контроль геометрии заготовки кольца.

произвести механическую обработку опорного кольца.

произвести контроль геометрии после механической обработки.

изготовить поковку верхней втулки бугеля из стали 09Г2С.

из трубы Ø325×20 термическим путем вырезать заготовку кольца средней втулки бугеля.

произвести мех. обработку заготовки под сварку

собрать на эл. прихватках сварной вариант верхней втулки бугеля.

произвести сварку верхней втулки бугеля.

произвести контроль геометрии и качество сварного соединения.

произвести зачистку сварных швов и контроль геометрии бугеля после сварки.

провести УЗК швов.

произвести механическую обработку бугеля после сварки.

Износостойкая наплавка тарелок и седел.

произвести наплавку защитного слоя на рабочии поперхности седел и тарелок.

произвести УЗД контроль

2.2 Особенности сборки-сварки

От состояния поверхности свариваемых кромок в значительной мере зависит качество свариваемых швов. Подготовка кромок под сварку состоит в тщательной очистке их от ржавчины, окалины, грязи, масла и других инородных включений. Очистка производится стальными вращающимися щетками, гидропескоструйным и дробеструйным способами, абразивными кругами и т.д. Влага и образующийся при пониженных температурах конденсат должен удаляться подогревом или обдувкой горячим воздухом.

При сборке важно выдержать необходимые зазоры и совмещение кромок, углов разделки и притупления кромок, так как в противном случае возможно образование непроваров или прожогов. Величины зазоров и смещения (превышения) при сборке различных соединений при различных толщинах металла регламентированы соответствующими стандартами. Точность сборки проверяется шаблонами, измерительными линейками и различного рода щупами. Сборка производится в специальных приспособлениях или на выверенных стеллажах. Временное закрепление деталей производится струбцинами, скобами или сборочными прихватками.

Узел, собранный с помощью прихваток должен обладать такой жесткостью и прочностью, какая необходима при извлечении его из сборочного приспособления и транспортировке к месту сварки, а также для уменьшения сварочных деформаций. При назначении размеров и расположения прихваток учитывают еще и необходимость предотвращения их вредного влияния на качество выполнения сварных соединений и работоспособность конструкции. Для сборки стыка на прихватках их длина должна быть 50-80 мм, а сечение должно быть около 1/3 сечения шва, но не более 25-30 мм2. Расстояние между прихватками 150-500 мм. Прихватки должны располагаться в местах, где они будут полностью переварены при укладке основных швов. Перед сваркой все прихватки должны быть тщательно очищены от брызг расплавленного металла.

При сборке деталей из сталей следует применять временные технологические крепления из стали той же марки, что и собираемые детали. Поверхность деталей в местах приварки креплений должна быть предварительно зачищена от всех видов загрязнений. Технологические крепления после выполнения своих функций полностью удаляются кислородной или воздушно-дуговой резкой без углубления в основной металл с последующим шлифованием поверхностей деталей до удаления следов резки [2].

При проведении сборочно-сварочных операций используют специальные приспособления и приемы для повышения точности сборки, уменьшения коробления изделия и других сварочных деформаций.

Сборку кольцевого стыка основания и обечайки производят в вертикальном положении, применяя центрирующий кондуктор.

Для уменьшения деформаций и перемещений от сварки необходимо назначать минимальные объемы наплавляемого металла; сечения угловых швов следует принимать по расчету на прочность или в соответствии с рекомендациями о минимальных катетах швов; использовать способы сварки с минимальным тепловложением; сварку вести диаметрально противоположными участками.

При сварке угловых швов электрод наклоняют на 30-45° от вертикали поперек соединения. Сварку ведут вертикальным электродом или с наклоном углом вперед до 15°. Дугу направляют немного (до 1 мм) на нижнюю полку или в угол. При сварке металла разных толщин электрод направляют в сторону листа большей толщины, чтобы увеличить его провар, не допустить прожога листа меньшей толщины и снизить остаточные сварочные напряжения.

В соответствии с разработанной технологией и рекомендациями ЗАО» ЧЗЭМ» в качестве термической обработки используется нормализация и высокий отпуск.

При сварке корпуса используют предварительный подогрев и высокий отпуск. Высокий отпуск - нагрев закаленной стали до температур 680°С, выдержка при заданной температуре и последующее охлаждение с определенной скоростью. Высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости стали.

.3 Выбор методов и способов сварки

Исходя из условий работы, назначения, материала, используемого при изготовлении конструкции, допускается использовать для сварки аппарата следующие виды сварки: ручная дуговая сварка (РДС), автоматическая сварка под флюсом (АСФ), электрошлаковая сварка (ЭШС), полуавтоматическая сварка в среде Ar и его смесях [17,18].

Ручная дуговая сварка. Этим способом сваривают конструкции во всех пространственных положениях, из разных марок сталей, в случаях, когда применение автоматической и полуавтоматической сварок не возможно, например, при отсутствии требуемого оборудования. К преимуществам РДС относятся также:

-        Возможность сварки в любом пространственном положении;

-        Возможность устойчивого горения дуги и плавление электрода на постоянном и переменном токе;

         Достаточная защита расплавленного металла;

         Возможность получения хорошо сформированных валиков;

К недостаткам можно отнести большую вероятность получения дефектов в сварном соединении, малую производительность процесса, большой расход сварочных материалов, плохие санитарные условия сварки, большое тепловложение в свариваемое изделие, что приводит к послесварочным деформациям изделия. Регулирование скорости подачи и скорости сварки осуществляется сварщиком вручную, следовательно, качество сварного шва будет зависеть от практических навыков сварщика.

Автоматическая сварка под флюсом. При сварке вылет электрода значительно меньше, чем при РДС. Поэтому можно не опасаться перегрева электрода и отделения защитного покрытия, в несколько раз увеличить силу тока. Производительность сварки под флюсом в 10-15 раз выше, чем при РДС. Это достигается за счет: повышения величины и плотности сварочного тока, повышения коэффициента наплавки, увеличения глубины проплавления свариваемого металла, повышения скорости сварки, снижения машинного времени сварки. Плавление электродного и основного металла происходит под флюсом, надежно защищающим их от окружающей среды. Флюс способствует получению чистого и плотного металла шва, без пор и шлаковых включений, с высокими механическими свойствами и однородностью металла шва по химическому составу. Практически отсутствуют потери на угар и разбрызгивание электродного металла. Улучшаются условия труда сварщика, т.е. при сварке под флюсом отпадает необходимость в защите сварщика от воздействия дуги. Сокращается время освоения сварки под флюсом по сравнению с РДС. Процесс сварки полностью механизирован. К недостаткам АСФ можно отнести отсутствие визуального контроля за сварочной ванной, возможность сварки только в нижнем положении ввиду возможного стекания флюса и металла при отклонении плоскости шва от горизонтали более чем на 10-150, ограниченную маневренность автоматов.

Электрошлаковая сварка. ЭШС - довольно универсальный метод сварки с точки зрения рода тока, типов электродов, области применения. Этот способ сварки одинаково успешно осуществляется как на постоянном токе, так и на переменном. Процесс плавления электрода при электрошлаковой сварке, как и при механизированной сварке под флюсом, саморегулируемый, т.е. длина межэлектродного промежутка устанавливается автоматически. Поэтому на практике обычно задают скорость подачи электрода и напряжения сварки, а скорость плавления автоматически становится равно скорости подачи. Преимуществами ЭШС являются:

Высокая производительность плавления. Электрошлаковый процесс допускает нагрузку на электрод до 1000А, что невозможно при дуговой сварке.

Высокая экономичность процесса. Расход электроэнергии уменьшается 10-15%, флюса - в 20 раз по сравнению с дуговой сваркой.

Высокая устойчивость процесса: допустима плотность тока на электроде 0,2-300 А/мм2.

Малая устойчивость процесса к качеству подготовки кромок.

Хорошее качество защиты от воздуха, не хуже чем при дуговой сварке под флюсом, а с дополнительной защитой шлаковой ванны струёй газа - лучше.

Возможность сварки за один проход практически неограниченной толщины металла, различных соединений.

К недостаткам электрошлаковой сварки можно отнести:

Перегрев металла шва и около шовной зоны и снижение в результате этого ударной вязкости металла.

Возможность сварки преимущественно в вертикальном положении.

Необходимость принудительного формирования шва.

Сварка в Ar и его смесях. По сравнению с РДС сварка в защитных газах имеет следующие преимущества:

-        Возможность механизации сварочных работ при выполнении коротких швов;

-        Уменьшение коробления изделий за счет повышенной теплоотдачи, охлаждающего действия защитной среды и увеличения скорости кристаллизации расплавленного металла;

         Простота процесса и техники сварки (сварщики осваивают этот способ за 3-5 смен);

         Более высокая производительность труда за счет автоматической подачи проволоки при удовлетворительном качестве сварных швов;

         Малая чувствительность к образованию пор по сравнению с процессом сварки электродами с фтористо-кальциевым покрытием и сваркой под флюсом металла, покрытого окалиной, ржавчиной и другими загрязнениями;

         Уменьшенное содержание газов в шве;

         Возможность непосредственного наблюдения за процессом сварки и местом положения швов;

         Возможность сварки в труднодоступных местах;

         Дешевизна процесса;

Недостатки: в связи с повышенным содержанием кислорода в атмосфере дуги необходимо раскислять в процессе сварки металл шва. Элементы раскислители вводятся в сварочную ванну через электродную проволоку.

Таким образом, проанализировав все достоинства и недостатки вышеперечисленных способов, выбираем для сварки кольцевого шва корпуса конструкции - автоматическую сварку под флюсом, а для швов приварки ребер, проушин, - способ сварки в среде защитного газа Ar. Для слесарной сборки и наплавки седел и тарелок, сварки бугеля - способ РДС.

2.4 Выбор сварочных материалов

На механические и физико-химические свойства металла шва весьма существенное влияние оказывает его химический состав. Поэтому для получения свойств удовлетворяющим требованиям надежности конструкции весьма важным является правильный выбор сварочных материалов. При выборе сварочных материалов следует исходить из необходимости получения плотных беспористых швов, обеспечивающих высокую технологическую и эксплутационную прочность сварных соединений.

Сварочные материалы должны удовлетворять следующим требованиям:

Должны соответствовать требованиям стандартов, технических условий и паспортов и иметь сертификаты.

Сварочные материалы следует хранить рассортированными по партиям. На поверхности сварочной проволоки не должно быть следов ржавчины, масла и других загрязнений. Флюс следует хранить в закрытой таре.

Электроды и флюс перед использованием должны быть прокалены.

Сварочные проволоки и электроды должны иметь химический состав близкий к составу основного металла, иметь низкое содержание C, S, P.

Флюс должен соответствовать следующим требованиям:

         обеспечивать формирование поверхности сварного шва без надрезов и наплывов;

         не вытекать в зазоры между ползунами и свариваемыми кромками при заданной точности сборки свариваемых изделий;

         иметь высокую температуру кипения.

Для ручной дуговой сварки низко- и среднеуглеродистых сталей рекомендуют использовать покрытые электроды УОНИИ 13/55. Эти электроды обеспечивают высокую пластичность, ударную вязкость металла шва и стойкость против образования трещин.

Для ручной дуговой сварки коррозионностойких и жаропрочных сталей сталей рекомендуют использовать переходные электроды типа ЭА 395/95, а для наплавки на седел и тарелок электроды типа ЦН-6Л.

Для автоматической и п/а сварки предлагается использовать:

АСФ - флюс АН-26С, проволока ER 309LSi Ø1,2 мм п/а сварки, для автоматической сварки [2, 3].

Состав сварочных материалов приведен в таблицах 4 и 5 [5, 6].

Таблица 4. - С Химический состав сварочного флюса

Марка флюса

Массовая доля, %


Кремния(VI) диоксид

Марганца(II) оксид

Кальция оксид

Магния оксид

Оксид железа

АН-26С

26-33

15-18

4-8

2,4-4

1,5


Таблица 5. - Химический состав сварочной проволоки

Марка проволоки

Химический состав


Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Сера

Фосфор

ER 309LSi

0,1

Не более 0,03

0,8-1,1

Не более 0,1

Не более 0,25

Не более 0,03

Не более 0,03


Таблица 6. - Химический состав сварочного электрода

Марка электрода

Химический состав


Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Молибден

Сера

Фосфор

ЦН-6Л

0,06-0,12

0,48-0,64

1-2

15-18

0,4-0,7

Не более 0,025

Не более 0,03

ЭА 395-95

0,09

0,6

1,2

15,5

0,007

0,02

УОНИИ 13/55

0,06-0,12

0,18-0,5

0,8-1,2

-

-

Не более 0,03

Не более 0,03



2.5 Определение параметров режима сварки РДС

Рисунок 1 - Площадь наплавленного металла шва

Fобщ=2F1+F2+F3+F4+F5+F6, (5)

F1= 4,2×0,5=2,1 см2

F2= 0,75×0,4×3,6=1,08 см2

F3= 4,2×1,5=6,3 см2

F4= 3,15×0,5×0,82=1,01 см2

F5= 0,3×0,1=0,03 см2

F6= 0,75×0,4×1=0,3 см2

Fобщ=4,2+1,08+6,3+1,01+0,03+0,3=12,92см2,

а) Определение площади поперечного сечения корневого и подварочного валиков (FK) по формуле:

 Принимаем FК = 20 мм (для одного шва). (6)

б) Определение ориентировочно площади поперечного сечения последующих валиков (FС1) по формуле (7):

 Принимаем FС1 = 42 мм

в) Определение ориентировочно число проходов (n1):

 Принимаем n = 30

г) Корректировка площади поперечного сечения последующих швов (FС) по формуле (9)

д) Расчет сварочного напряжения и силу сварочного тока.

Так как покрытие электрода основное, то силу сварочного тока будем вычислять по формуле (10); где Кп. - коэффициент, учитывающий положение сварки. В нашем случае Кп.=1, так как сварку ведем в нижнем положении.

 (7)

Принимаем IСВ С = 130А (при dэл =4 мм);

Напряжение будем рассчитывать по формуле (11):

Принимаем UСВ К = 25 В; UСВ С = 25 В.

е) Определение скорости сварки; при: αн = 8,5 (Г/А час),

g=7,8 г/см3 - плотность металла; FH [см2].



2.6 Предварительный подогрев и ТО сварных соединений

Так как Сэ=0,59>0,45, то сталь 15Х1МФА склонна к холодным трещинам. Одним из технологических средств, снижающих вероятность появления холодных трещин, является сопутствующий и предварительный подогрев.

Минимальная температура предварительного и сопутствующего подогрева изделия из стали 15Х1МФА толщиной свыше 30 мм при дуговых способах сварки должна быть не менее 100°С.

Максимальная температура предварительного подогрева ограничивается 180°С.

Таблица7. Режимы предварительного и сопутствующего подогрева

Вид сварки

Диапазон температур подогрева, °С

АСФ РДС

180-200 200-250


Предварительный и сопутствующий подогрев осуществляют специальными электрическими нагревательными устройствами, обеспечивающими равномерный подогрев металла по всему сечению свариваемых (наплавляемых) деталей по всей протяженности соединения.

Температура подогрева контролируется приварными термопарами. Допускается контроль контактными термопарами (термощупами). Замеры температуры производятся в пределах зоны равномерного прогрева на расстоянии не менее 100 мм от свариваемых кромок в точках, указанных в технологическом процессе.

После сварки стали допускается охлаждение свариваемых деталей до температуры не ниже 70 °С, во избежания образования закалочных структур. Либо непосредственно после сварки проводят ТО - термический отдых при температуре не менее 250 °С - не менее 8 ч.

В процессе сварки нагрев металла производят в узкой зоне шва и околошовной зоны. Расплавленный металл шва при охлаждении уменьшается в объеме, из-за чего шов сжимается в продольном и поперечном направлениях. Свободному сжатию металла шва препятствуют прилегающие к шву зоны основного металла, что вызывает появление внутренних напряжений в сварном соединении. Для уменьшения возникающих при сварке внутренних напряжений в сварном шве и околошовной зоне, а также для улучшения структуры основного металла и металла шва производят термическую обработку. Сварные соединения деталей из стали 15Х1МФА выполненные электродуговой сваркой подвергают высокому отпуску.

Температура высокого отпуска сварных соединений из стали 015Х1МФА рекомендуется Т = 645-680°С. Время отпуска рассчитывается по формуле

Тн=0,1×S×K1× K2× K3/L,                                       (8)

где    S=96 мм - геометрическая характеристика изделия (толщина);1=2 - коэффициент формы изделия;2=2 - коэффициент среды;3=1,5 - коэффициент способа нагрева;=2,64 - коэффициент легирования стали.

Тн=0,1×96×2× 2× 1,5/2,64=20 ч.

Изделие сажают в печь при температуре 300°С и выдерживают в течении 1,8-2 ч. Затем в течении 1,2-1,5 ч нагревают до температуры 680°С и выдерживают в течении 6 ч, затем изделие остывает в печи в течении 1 ч до температуры 100°С, а затем на открытом воздухе.

2.7 Выбор методов контроля сварных швов

Внутренние дефекты, образующиеся при сварке плавлением сварных соединений

К внутренним дефектам сварных соединений относят дефекты, которые не обнаруживаются внешним осмотром сварного соединения детали, узла или изделия. Вид, характер и размеры внутренних дефектов зависят от способов сварки.

Трещины - частичное местное разрушение сварного соединения. В наплавленном и основном металле трещины появляются в результате развития собственных напряжений, которые могут возникать в металле вследствие следующих причин: литейной усадки или структурных превращений или изменения объема в результате перехода металла из жидкого состояния в твердое; неравномерного распределения температуры при нагреве или охлаждении свариваемого объекта; сварке деталей из конструкционных легированных сталей в жестко заделанных контурах; большой скорости охлаждения при сварке углеродистых сталей, склонных к закалке на воздухе; проведения сварки при низких температурах, понижающих пластические свойства металла; засоренности основного и присадочного металла вредными примесями серы и фосфора; наличия в сварных соединениях др. дефектов, являющихся концентраторами напряжений, обуславливающих образование трещин, и др.

В зависимости от температурных условий, при которых возникают трещины, их подразделяют на холодные, возникающие при температуре до 300°С, и горячие, возникающие при температуре 1100-1300°С.

В зависимости от расположения относительно шва сварного соединения трещины разделяют на продольные и поперечные; по расположению в сварном соединении - на трещины в наплавленном металле, трещины в основном металле или в зоне термического влияния.

В зависимости от размеров трещины подразделяют на макротрещины, имеющие сравнительно большой размер по глубине, протяженности и раскрытию, и микротрещины, обнаруживаемые вооруженным глазом.

В зависимости от характера напряжений (сжатие или растяжение), возникающих в элементах сварных конструкций, трещины могут быть закрытые, трудно обнаруживаемые (в сжатых элементах) или открытые, хорошо видимые (в растянутых элементах).

Трещина - наиболее опасный и недопустимый дефект сварки.

Непровар - отсутствие сплавления между наплавленным и основным металлом (в корне шва или по кромке) или между смежными слоями шва. При непроваре отсутствует структурная связь между прилегающими друг к другу объемами металла в сварном соединении. Непровар возникает в тех случаях, когда расплавленный электродный металл попадает на нерасплавленный основной металл. На поверхности соприкосновения расплавленного и основного металла сохраняется тонкая окислая пленка, понижающая прочность сцепления между ними.

Причины образования непроваров:

недостаточная тепловая мощность дуги (малый ток, излишне длинная или короткая дуга); электроды из легкоплавкого материала, вследствие чего жидкий металл заполняет шов на неоплавленные свариваемые кромки;

чрезмерная скорость сварки, при которой свариваемые кромки не успевают расплавляться;

значительное смещение электрода на одну из свариваемых кромок, когда расплавленный металл натекает на др. нерасплавленную кромку, прикрывая непровар;

малая величина зазора или малый угол скоса кромок, что затрудняет расплавление основного металла;

неудовлетворительная зачистка кромок под сварку от ржавчины, краски окалины, масла и др. загрязнений;

блуждание или отклонение дуги под влиянием магнитных полей, особенно при сварке на постоянном токе, когда основание столба дуги располагается в одном месте, а жидкий металл стекает на др. участок нерасплавленного металла;

неправильное расположение или слишком большое сечение присадочной проволоки, укладываемой в разделку шва, что затрудняет расплавление основного металла;

неудовлетворительное качество основного металла, сварочной проволоки, электродов, флюсов и т.д.

неудовлетворительная работа сварочного оборудования - колебания силы сварочного тока и напряжения дуги в процессе сварки;

низкая квалификация сварщика.

Непровар - один из наиболее опасных дефектов сварки, особенно в сварных соединениях, работающих под воздействием вибрационных и ударных нагрузок.

Поры (пористость) в наплавленном металле шва - различной величины пузырьки (обычно сферической формы), заполненные газами. Газовые пузырьки возникают вследствие интенсивных реакций газообразования в объеме металла и большой скорости его затвердевания, не позволяющей пузырькам газа подняться на поверхность расплавленного металла шва.

Основные причины возникновения пор в швах сварных соединений: повышенное содержание углерода в основном металле или в присадочном материале; повышенная влажность электродного покрытия, флюса или проведение сварочных работ в сырую погоду; наличие в некоторых электродных покрытиях крахмала, декстрина и др. органических составляющих, в результате разложения которых может происходить насыщение металла шва окисью углерода или водородом; плохая очистка кромок свариваемого металла от ржавчины, краски и др. загрязнителей; высокая скорость сварки, приводящая к быстрому затвердеванию сварочной ванны.

Окисные включения.

Окисные включения (пленки) могут возникать при всех видах сварки. Влияние окисных пленок на механические свойства сварных соединений может быть сильнее, чем влияние пор, шлаковых и металлических включений.

Причины возникновения окисных включений: загрязненность поверхностей свариваемых кромок ржавчиной, маслом, краской и т.д.; плохая очистка (или отделимость) шлака от поверхности шва при многослойной сварке; быстрое остывание ванны жидкого металла (малый слой шлакового покрытия), что затрудняет всплывание более крупных включений; высокая плотность или тугоплавкость шлака; некачественное электродное покрытие (покрытие дает вязкий густой шлак, или оно нанесено больше положенного); низкая квалификация сварщика.

Методы контроля качества сварных швов

Качество сварного металла и сварных соединений в производстве имеет особое значение. Сварные соединения могут иметь различные дефекты. Для их надежного выявления и оценки проводят комплекс методов неразрушающего контроля. При выборе методов контроля или сочетания методов учитывают физические свойства материала контролируемого изделия, геометрические размеры, форму по-верхности, характер происхождения и виды предполагаемых дефектов [10].

Основные методы неразрушающего контроля: ВО - внешний осмотр, ЦД - цветная дефектоскопия, МПД - магнитопорошковая дефектоскопия, УЗК - ультразвуковой контроль, РГД - радиографическая дефектоскопия.

ВО и ЦД применяют для выявления дефектов, выходящих на поверхность.

МПД используют только для магнитных материалов, для выявления дефектов, выходящих на поверхность, и в отдельных случаях для выявления поверхностных дефектов на глубине до 2 мм.

УЗК и РГД применяют для выявления внутренних дефектов.

ВО выполняют в соответствии с ГОСТ 3242-79. Его осуществляют визуально, невооруженным глазом, или с применением лупы с увеличением от 3 до 10. При контроле сварных соединений ВО применяют для выявления трещин, подрезов, наплывов, пор и шлаковых включений, незаплавленных кратеров, прожогов.

ЦД основана на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей материала объекта контроля и регистрации образующихся индикаторных следов визуально или с помощью преобразователей. Чувствительность метода определяется минимальными размерами выявляемого дефекта типа трещины и зависит от состава индикаторной жидкости, проявителя, шероховатости поверхности и условий контроля. ЦД выявляет только микротрещины. Для выявления дефектов в сварных соединениях в проектной документации устанавливаются классы чувствительности 2 и 3. Поверхность металла, подлежащая ЦД, должна быть очищена от масел и загрязнений бензином ацетоном или водными очистителями с последующей протиркой сухой ветошью.

РГД основан на регистрации ослабления ионизирующего излучения, проникающего через контролируемый объект. Степень ослабления зависит от толщины и плотности материала контролируемого объекта. При наличии в контролируемом объекте дефектов, отличающихся по плотности от основного металла, изменяются интенсивность и энергия проходящего излучения. В качестве детекторов изображения несплошности просвечиваемого изделия при радиографии широко применяют рентгеновскую чувствительную пленку.

ГОСТ 7512-82 устанавливает метод радиографического контроля сварных соединений из металлов и их сплавов, выполненных сваркой плавлением, с толщиной свариваемых элементов от 1 до 400 мм, с применением рентгеновского, гамма-, и тормозного излучений и радиографической пленки. РГД применяют для выявления в сварных соединений трещин, непроваров, пор, шлаковых, вольфрамовых, окисных и др. включений. РГД применяют также для выявления прожогов, подрезов, оценки величины выпуклости и вогнутости корня шва, недопустимых для внешнего осмотра.

При РГД не выявляют: любые несплошности и включения с размером в направлении просвечивания менее удвоенной чувствительности контроля; непровары и трещины, плоскость раскрытия которых не совпадает с направлением просвечивания; любые несплошности и включения, если их изображения на снимках совпадают с изображениями посторонних деталей, острых углов или резких перепадов трещин просвечиваемого металла.

РГД следует проводить после устранения обнаруженных при внешнем осмотре сварного соединения наружных дефектов и зачистки его от неровностей, шлака брызг металла, окалины и др. загрязнений, изображения которых на снимке могут помешать расшифровке снимка.

После зачистки сварного соединения и устранения наружных дефектов должна быть произведена разметка сварного соединения на участки и маркировка участков. При контроле на каждом участке должны быть установлены эталоны чувствительности и маркировочные знаки. Эталоны чувствительности следует устанавливать на контролируемом участке со стороны, обращенной к источнику излучения. При невозможности установки эталонов со стороны источника излучения при контроле сварных соединений цилиндрических изделий через две стенки с расшифровкой только прилегающего к пленке участка сварного соединения, а также при панорамном просвечивании допускается устанавливать эталоны чувствительности со стороны кассеты с пленкой.

Основные характеристики неразрушающих методов контроля приведены в таблице 9.

Недостатки и достоинства приведены в таблице 8

 

Таблица 8. - Характеристики неразрушающих методов контроля

Метод контроля

Характер выявляемых трещин

Толщина металла, мм


Мин. глубина

Мин. Раскрытие


Рентгеновский

2% толщины

0,1 мм и более

до 100

Акустический

до 0,1 мм

0,001 мм

До 1000

Магнитографический

5-10% толщины

-

до 16

Цветной

0,02 мм

0,002 мм

-


Таблица 9. - Недостатки и достоинства методов контроля

Метод контроля

Основные преимущества

Основные недостатки

Рентгеновский

Высокая чувствительность, возможность опр. характера и размера дефекта.

Вредность излучения, высокая трудоемкость и стоимость работ, громоздкость оборудования.

Акустический

Контроль деталей большой толщины, отсутствие вредных излучений, определение глубины залегания.

Трудность или невозможность контроля аустенитных сталей, затруднения при контроле толщин 8-12 мм, трудность опр. характера дефекта и глубины залегания.

Магнитографический

Высокая производительность и низкая стоимость, хорошая чувствительность.

Малый диапазон толщин, зависимость выявляемости дефекта от глубины залегания.

Цветной

Высокая чувствительность выявления поверхностных дефектов.

Огнеопасность, токсичность материалов, трудность контроля швов с грубой чешуйчатостью.


Для контроля сварных соединений корпуса шиберной задвижки выбираем визуальный осмотр и УЗК.

3. Оборудование для сборки и сварки

.1 Технические характеристики установки для сборки и сварки кольцевых швов

Сварочная установка CaB 300C принадлежит к стандартному ряду оборудования ESAB. Установка спроектирована для работы только с автоматическим сварочным оборудованием.

Установка монтируется стационарно или на рельсовой тележке. Колонна установки может вращаться на 360° (+/ - 180°).

Стрела закреплена на приводной каретке колонны и может перемещаться по ней в вертикальном и горизонтальном направлении.

На переднем конце стрелы установлена сварочная головка, а на заднем конце стрелы установлена бобина с проволокой.

Сварочное перемещение осуществляется перемещением стрелы или вращением свариваемого изделия с помощью соответствующего манипулятора.

Переносной пульт управления установки используется только для управления сварочной головкой.

Основные модули установки:

Основание на рельсовом ходу;

Колонна;

Стрела;

Сварочная головка;

Шкаф аппаратуры управления;

Блок управления;

Дистанционный пульт;

Бобина с проволокой;

Установка подачи и циркуляции флюса FFRS 1200;

Сварочный источник ВДУ-1601;

Примечания:

Установка предназначена только для работы в цеху.

Установка может применяться только со сварочным оборудованием, предназначенным для неё.

Установку нельзя использовать в качестве грузоподъемного устройства.

Установку нельзя использовать для перемещения людей (во время работы никто из обслуживающего персонала не должен перемещаться вместе с установкой).

Технические данные установки отображены в таблице 7.

Таблица 10 - Технические данные установка ESAB CaB 300C.

Наименование параметра

Величина

Питающая сеть, Гц; А; В

50; 16; 230/50; 10; 400

Скорость тележки при сварке, см/мин

10-200

Скорость тележки при перемещении, м/мин

2

Скорость горизонтального движения стрелы при сварке, см/мин

10-200

Скорость горизонтального движения стрелы при перемещении, м/мин

2

Скорость вертикального перемещения стрелы, м/мин

0,7


Электрическое оборудование:

Шкаф управления. Шкаф служит для размещения электрооборудования, необходимого для управления функциями установки и сварочным процессом.

Дистанционный пульт управления. Управляет сварочным процессом.

Контроллер. Управляет во время сварки скоростью и направлением перемещений.

Кабели. Используются для соединения электрического оборудования установки.

Сварочный источник ВДУ-1601.

3.2 Описание сварочной головки A6S Compact 500

Сварочная головка ESAB A6S Compact 500 предназначена для автоматической сварки под слоем флюса.

Основные компоненты:

Спрямляющее проволоку устройство. Это устройство предназначено для направления и подачи сварочной проволоки вниз к контактному устройству.

Моторизованный суппорт

Контактное устройство. Предназначено для передачи сварочной проволоке тока.

Мотор-редуктор

Бункер для флюса. Бункер заправляется флюсом, который далее подаётся к месту сварки через флюсовую трубку и сопло. Количество подаваемого флюса регулируется с помощью заслонки установленной на бункере.

Флюсовое сопло

Устройство ведения по стыку

Технические данные сварочной головки отображены в таблице 8.

Таблица 11 - Технические данные Сварочная головка ESAB A6S Compact 500

Наименование параметра

Величина

Номинальная нагрузка, А

1500

Диаметр сплошной одиночной проволоки, мм

2-4

Скорость подачи проволоки, м/мин

0,2-4,0

Емкость контейнера для флюса, л

1

Напряжение питаемого тока, В

42



3.3 Сварочный манипулятор НВ100

Предназначен для вращения цилиндрических изделий со сварочной скоростью при ручной, полуавтоматической и автоматической сварке внутренних и наружных кольцевых швов, а так же для установки изделий в положение, удобное для сварки.

Манипулятор состоит из станины, регулятора, шпиндельного узла, планшайбы, электродвигателя и пульта управления.

Технические характеристики:

грузоподъемность, т                                                            2

диаметр свариваемых круговых швов, мм                        1800

угол поворота планшайбы, град                                        120

скорость наклона планшайбы, об/мин                               0,8

угол наклона планшайбы, град                                          135

сварочный ток, А                                                                 2000

габариты, мм                                                              1810×1500×1190

- масса, кг                                                                             2197

При необходимости манипулятор комплектуется роликоопорным стендом.

Сварочный полуавтомат МС-400М - представляет собой, выполненные в раздельном исполнении источник питания (ИП) с панелью управления и механизм подачи (ПМ), и предназначен для: механизированной (полуавтоматической) сварки в среде защитных или активных газов и их смесей стали, в том числе легированной;

механизированной (полуавтоматической) сварки в среде защитных газов алюминия и сплавов на его основе;

механизированной (полуавтоматической) сварки порошковой проволокой, пайки-сварки бронзовой проволокой;

ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Источник устойчив к колебаниям напряжения питающей трехфазной электрической сети 380В±15%, 50Гц.

Сварочный полуавтомат предназначен для работы в закрытых помещениях с соблюдением следующих условий: температура окружающей среды от -20С до +40С;

относительная влажность воздуха не более 80% при 20С;

среда, окружающая полуавтомат, невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных паров и газов, разрушающих металлы и изоляцию.

Таблица12. Техническая характеристика полуавтомата

Потребляемый ток, А

37

Напряжение холостого хода, В

70-80

Диапазон регулирования тока, А

20-500

Потребляемая мощность, кВА

24,4

Диапазон регулирования сварочного напряжения В

17-50

Скорость подачи сварочной проволоки, м/мин

2,0-18

Сварочный ток, А при ПВ, 60%

500А

Сварочный ток, А при ПВ, 100%

390А

Диаметр сварочной проволоки, мм

1,0-1,6

КПД, не менее

0,89

Коэффициент мощности

0,87

Степень защиты

IP 21

Вид охлаждения

Воздушное

Габаритные размеры источника питания, мм

636х322х584

Масса источника питания, кг

53

Габаритные размеры подающего механизма, мм

490х200х325

Масса подающего механизма, кг



3.4 Технические характеристики нестандартного оборудования

К нестандартному оборудованию относится спроектированный мною сборочный кондуктор, состоящий из направляющего стержня, болтооупорных приспособлений, швеллеровых опор.

Кондуктор предназначен для жесткого закрепления в нем свариваемого изделия, он служит также проверочным шаблоном для правильности сборки седел.

При сборке корпуса клиновой задвижки, сначала на кондуктор устанавливается верхняя втулка корпуса затем тройник в сборе, конусообразная верхняя часть кондуктора является шаблоном шибера. Сборка на кондукторе осуществляется согласно чертежу 1502.Д13.836.09.00СБ.

3.5 Модернизация сварочной головки

Модернизация сварочной головки заключается в замене механизма подачи сварочной проволоки предложенным в описании изобретения (патент №505537, КЛ В 9/12, 1974) с целью повышения стабильности подачи ее в зону сварки.

Изобретение относится к дуговой сварке и может быть использовано в автоматах и полуавтоматах для сварки плавящимся и неплавящимся электродом.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства для равномерной подачи сварочной проволоки.

Поставленная цель достигнута тем, что приводной элемент выполнен в виде цилиндрического ролика с винтовой нарезкой на наружной поверхности по всей длине ролика.

Кроме того, с целью повышения надежности в работе путем периодической очистки винтовой нарезки приводного элемента от стружки и загрязнений, на прижимном ролике выполнен по крайней мере один выступ, размещенный в канавке нарезки и имеющий ответный профиль.

На чертеже изображено это устройство в разрезе.

Устройство для подачи сварочной проволоки содержит корпус 1 с направляющими мундштуками 2 и 3, поджимной ролик 4 с осью 5 и приводной элемент 6, представляющий собой сплошной цилиндрический ролик с винтовой нарезкой на наружной поверхности. Свободный конец 7 приводного элемента 6 соединяется с приводом 8. Ось 5 поджимного ролика 4 связана с рычагом 9, на котором размещена пружина 10. Соосно с рычагом 9 в корпусе 1 установлен регулировочный винт 11. На поджимном ролике 4 выполнен выступ 12, профиль рабочего конца которого повторяет профиль впадины винтовой нарезки приводного элемента 6.

Устройство работает следующим образом.

Сварочная проволока, поступающая в зависимости от направления вращения привода 1, и через направляющий мундштук 2 или 3 подается между поджимным роликом 4 и приводным элементом 6. Поджимной ролик 4 прижимает сварочную проволоку к виткам винтовой нарезки на наружной поверхности приводного элемента 6.

Усилие прижима сварочной проволоки регулируется регулировочным винтом 11. При вращении приводного элемента 6 приводом 3 возникает усилие, перемещающее сварочную проволоку в направлении, параллельном оси приводного элемента 6. Для улучшения сцепления сварочной проволоки с витками приводного элемента 6 можно установить последовательно друг за другом несколько поджимных роликов 4. Рабочий конец выступа 12 на поджимном ролике 4 при вращении приводного элемента 6 периодически входит во впадину винтовой нарезки, в результате чего происходит ее очистка от стружки и загрязнений.

Выполнение приводного элемента в виде сплошного цилиндрического ролика, имеющего на боковой поверхности винтовую нарезку, позволяет упростить конструкцию устройства. Кроме того, повышается надежность устройства из-за отсутствия забивания винтовой нарезки стружкой и малой чувствительности к нарушению точности его изготовления. Стоимость изготовления устройства снизится в 4-5 раз при значительном повышении удобства в работе. Конструктивное исполнение механизма подачи проволоки показано в чертеже 1502.Д13.836.11.00СБ.

3.6 Сварочная горелка

Изобретение относится к дуговой сварке в среде защитных газов и может быть использовано в автоматах и полуавтоматах для сварки плавящимся и неплавящимся электродом.

Цель изобретения - повышение качества сварных соединений путём повышения устойчивости потоков защитного газа.

В предлагаемом устройстве образуется дополнительный поток газа, за счёт взаимодействия этих двух потоков. При этом образуется турбулентный поток. Этот поток не оказывает отрицательного эффекта, что наблюдается в известных устройствах, а наоборот, при соприкосновении с со свариваемыми деталями стряхивает продукты сварки и выбрасывает их из зоны сварки.

Деталировка горелки показана в чертеже 1502.Д13.836.11.00СБ.

Устройство работает следующим образом.

Электродная проволока из трубки 11 через направляющий её канал наконечника 3 подаётся к изделию. Защитный газ из трубки 10 поступает в коллектор 9, откуда он распределяется на основной и дополнительный потоки. При постоянном давлении в трубке 10 перераспределение объёмов газа между потоками производится дросселированием при помощи винта12. Если уменьшить сечение канала, подающего газ в основной поток, то увеличится объём газа, поступающего в дополнительный поток, а следовательно, увеличится и скорость дополнительного потока, формирующего дугу. Как основной, так и дополнительный поток газа при выходе из горелки закручивается винтовыми канавками 5 и 6, имеющимися на конических поверхностях наконечника 3 и насадки 4. Вихреобразная закрутка дополнительного потока позволяет сформировать устойчивый колокол, формирующий дугу, а вихреобразная закрутка основного потока в ту же сторону уменьшает помехи, создаваемые основным потоком и улучшает условия работы дополнительного потока. При этом углы подъёма винтовых канавок для основного потока должны быть больше, потому что скорость основного потока значительно меньше, чем скорость дополнительного потока газа. Кроме того, вихреобразная закрутка основного потока газа улучшает защиту дуги от атмосферы цеха.

Горелка позволяет повысить устойчивость дуги и качество сварочной ванны, уменьшить расход защитного газа и улучшить условия труда сварщиков.

3.7 Используемые источники питания

Источник питания для РДС

Для выполнения швов с помощью РДС рекомендуется применение универсального сварочного выпрямителя ВДУ-504.

Таблица 13. - Технические характеристики ВДУ - 504 [9]

Параметр

Значение

Номинальный сварочный ток (ПН - 60%), А Пределы регулирования, А Номинальное напряжение, В Напряжение холостого хода, В КПД Габаритные размеры, мм  длина ширина высота Масса, кг

500 100 - 500 23 - 46 82 0,83  800 940 1100 380


Источник питания для АСФ

Для выполнения швов с помощью АСФ рекомендуется применение выпрямителя ВДУ-1601.

Таблица 14. - Технические характеристики ВДУ - 1601 [9]

Параметр

Значение

Номинальный сварочный ток (ПН - 60%), А Пределы регулирования, А Рабочее напряжение, В Первичное напряжение, В Напряжение холостого хода, В КПД Мощность, кВт Габаритные размеры, мм  длина ширина высота Масса, кг

1000 500-1600 26 - 66 380 100 0,84 165  950 1150 1850 950



4.Экономическая часть

.1 Расчет базовой технологии изготовления задвижки склиновым затвором

Исходные данные для расчета

Таблица15. - Исходные данные для экономических расчетов

Статьи затрат

Единица измерения

Цена, руб.

Оборудование: Манипулятор сварочный НВ100 Установка для РДС «ВД504» Установка АСФ Полуавтомат МС-400М

 шт.

 438906 153000 2300000 400000

Основные материалы: 15Х1МФА поковки 09Г2С пруток

 т.

190800 29500 100000 45000

Электроды: УОНИИ 13/55 Æ 4 мм ЭА 395/95 Æ 4 мм ЦН-6Л Æ 4 мм

кг кг кг

450 1000 600

Электроэнергия Теплоэнергия Вода: питьевая техническая канализация Природный газ Тарифные ставки рабочих: Сварщик РДС и АСФ (6 разряда) Наладчик (7 разряда) Слесарь (6 разряда) Контролер Стропальщик

КВт ккал м3 м3 м3 м3  нормо-час нормо-час нормо-час нормо-час нормо-час

1,3 2,94 3,81 1,04 2,56 0,30  40 30 30 30 30

Производственная площадь

1 м2

600



Таблица 16. - Геометрические параметры сварных швов

Номер шва

Способ сварки

Длина шва, мм

Площадь шва, мм2

1

РДС

1780

1920

2

РДС

2260

850

3

РДС

1100

120

4

РДС

300

110

5

РДС

310

512

6

РДС

1386


Нормирование сварочных работ на участке

В технически обоснованную норму времени входит: основное время (tо), вспомогательное время (tВ), время на обслуживание рабочего места (tОБС), время на отдых и личные надобности (tОТД), подготовительно-заключительное время (tПЗ).

                     (9)

Основное время включает время, затрачиваемое на образование сварочного шва. Вспомогательное время подразделяется на две части: связанное с каждым швом (tВ1) - смена электродов, зачистка шва и кромок, зачистка околошовной зоны, осмотр шва и др.; связанное со свариваемым изделием (tВ2) - перемещение детали, переход сварщика вдоль шва. Время на обслуживание рабочего места включает время, необходимое для поддержания рабочего места в состоянии, обеспечивающем высокопроизводительную работу (протирка оборудования, удаление отходов и др.). Время на отдых и личные надобности включает обязательные перерывы, время на личную гигиену и др. Подготовительно-заключительное время включает время на подготовку к работе (получение задания, подготовка и наладка оборудования) и время на сдачу выполненной работы.

Нормирование ручной дуговой сварки

Основное время при РДС определяется по формуле

                                             (10)

где F - площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм2;

L - длина шва, см;

g=7,8 г/см3 - плотность наплавленного металла;

aН =8,5 г / Ач - коэффициент наплавки;

I - сила тока сварки, А;

tо=×(19,2×178+226×8,5+110×1,2+30×1,1+31×5,12+138×1,6)=32,5 ч=1954 мин,

Вспомогательное время, связанное с выполнением сварных швов, вычисляется по формуле

В1=tЭ+tИО+tЗ+tК,                               (11)

где    tЭ - время на смену электродов и осмотр шва, мин;ИО - время на измерение и осмотр шва, мин;З - время на зачистку швов и кромок, мин;К - время на установку клейма, мин.

Время на смену электродов определяется по формуле

tЭ=t×0,05,                                                  (12)

tЭ=1954×0,05=97,7

Время на измерение и осмотр шва (tИО) определяется умножением длины шва на 0,35.

tИО=l×0,35                                       (13)

tИО=7,13×0,35=2,5

Время на зачистку швов и кромок определяется по формуле

tЗ=L×[0,6+1,2×(n-1)],                                         (14)

где n - число слоев наплавки.

tЗ=7,13×[0,6+1,2×(41-1)]=346,5

Время на установку клейма принимается равным 0,03 мин на один знак.

tк=0,03k                                           (15)

tк=0,03×70=2,1

tВ1=97,7+2,5+346,5+2,1=448,8 мин

Вспомогательное время, связанное со сварным изделием

В2= tУП+tПЕР,                                                       (16)

где    tУП - время на установку, поворот и снятие детали, мин (принимаем равным 2,2);ПЕР - время на переходы сварщика, мин (принимается равным 1 мин на деталь).

При сварке многопроходных швов время на повороты следует умножать на количество проходовВ2= 2,2×41+1=91,2

Время обслуживания рабочего места при РДС составляет 3% от оперативного времени.

Время на отдых и личные надобности при РДС составляет 7% от оперативного времени.

Подготовительно-заключительное время принимается равным 3% от оперативного времени.

Норма выполнения РДС: t=44,4 часа.

Расчет потребного количества оборудования на участке

Количество оборудования на сборочно-сварочном участке определяется по формуле:

,                                                (17)

где    N - производственная программа, шт.;

tj - нормированная трудоемкость выполнения комплекса работ на данной группе оборудования при изготовлении изделия, час;

aH - коэффициент выполнения норм (aн=1,15);

Фдо - действительный фонд времени работы оборудования, час.

Фдо=Фно×[1-0,01×(a+b)],                         (18)

 
где Фно-номинальный годовой фонд времени работы оборудования, час;

Фно=(Дн-Др-Дпр) ×41×S/5;

Дн - кол-во дней в году;

Др - кол-во рабочих дней;

Дпр - праздничные дни;

S - кол-во смен.

Дн-Др-Дпр =253 дня; Фно=253×41×1/5=2074 ч

Фдо=2074×[1-0,01×(4+6)]=1860 ч

a - потери рабочего времени на ремонт оборудования, % (принимаем в пределах 4%);

b - потери рабочего времени на переналадку оборудования, % (принимается в пределах 6%).

Таблица9. - Требуемое количество оборудования.

Оборудование

N, шт.

T, ч

Фно, ч

a, %

b, %

Фдо, ч

ан

Км, шт.

КМ, шт.

РДС

12

38,8

2075

4

6

1860

1,15

2

100


Определение технологической себестоимости

Технологическая себестоимость сварочных работ включает затраты на основные материалы (СМ), сварочные материалы (ССВ), технологическую электроэнергию (СЭ), заработную плату (СЗП), расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (СОБ) [12].

Определение затрат на основные материалы

СМ=åqМi×ЦМi×КТЗ,                                                      (19)

где    qМi - норма расхода материала на одно изделие, т;

ЦМi - оптовая цена 1 тонны материала, руб.;

КТЗ - коэффициент учитывающий транспортно-заготовительные расходы (КТЗ=1,05)

Таблица17 - Затраты на основные материалы

Наименование

Кол-во

Стоимость Цмi

kтз

qмi

Смi

Основание

1

180000

1,05

0.8

151200

Обечайка

2

180000

1,05

0,1

18900

Корпус2

1

180000

1,05

0,12

22032

Седло

2

45000

1,05

0,06

2835

Бугель

1

29500

1,05

0,08

2500

Проушина

2

29500

1,05

0,03

930

Тарелка

2

45000

1,05

0,04

2835

Направляющая

2

45000

1,05

0,04

2835

198397

 


Определение затрат на сварочные материалы

Затраты на сварочные материалы включают: стоимость электродов (СЭЛ), сварочной проволоки (ССВП) и флюса (СФ).

Затраты на электроды при РДС определяются по формуле

СЭЛ=QН×qЭЛ×ЦЭЛ,                                              (20)

где    QН - масса наплавленного металла, кг;

qЭЛ - расход электродов или сварочной проволоки на 1 кг наплавленного металла, кг (для РДС qЭЛ=1,6);

ЦЭЛ - цена 1 кг электродов или сварочной проволоки, руб.

Сэл= 16×1,6×950=21760 р.

Затраты на технологическую электроэнергию

Затраты на технологическую электроэнергию определяются по формуле:

СЭЛ=QН×qЭ×ЦЭ,  (21)

где    qЭ - удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла, кВт×ч/кг;

ЦЭ - цена 1 кВт×ч электроэнергии, руб.

Для дуговых способов сварки удельный расход электроэнергии определяется по формулам

при РДС:

qЭ=U/(aН×КПД),                                      (22)

где,   U - напряжение дуги, В;

I - ток сварки, А;

aН - коэффициент наплавки, г / Ач;

КПД - коэффициент полезного действия сварочной установки;О - основное время сварочной операции, ч.

Затраты на электроэнергию: Сэ= 4371,61 р.

Определение заработной платы основных рабочих на участке

Расчёт потребности персонала выполнен в разделе «Разработка планировки участка для сборки и сварки бойлера». Приведём таблицу потребности персонала (табл. 11).

Таблица 18. - Потребность в персонале

Категория рабочих

Количество рабочих, чел.

Сварщики

6

Вспомогательные рабочие

2

ИТР

2

СКП

1

МОП

1

ОТК

2


Заработная плата сварщиков на изделие Lсв, руб.:

св=l×tд×Кзд×Ксв,                                         (23)

где  l -        часовая тарифная ставка сварщиков, l=40 руб./час;

tд  -   время изготовления изделия, tд=6,22 часа;

Кзд - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату,

Кзд=1,3;

Ксв - количество сварщиков, Ксв=6 чел.

Lсв=40×37,36×1,3×6=11656,32.

Отчисления на социальное страхование и в другие фонды , руб.:

,                                                       (24)

где  Lотч=14%;

.

Заработная плата вспомогательных рабочих - Lвсп:

Lвсп=(Фдо·l·Кзд·Квсп)/Nг,                                      (25)

где  Фдо          -        действительный фонд времени работы оборудования, часов;

Ф до = 6266,1

Nг        -      годовая программа выпуска, Nг=100 шт.

Квсп - численность вспомогательных рабочих, Квсп=2 человека;

l     -   часовая тарифная ставка вспомогательных рабочих, l=30 руб./час.

Lвсп=(6266,1 ·30 ·1,3 ·2)/100=4887,56.

Отчисления на социальное страхование и в другие фонды , руб.:

.

Заработная плата ИТР Lитр, руб.:

Lитр=(Китр ·lок ·М)/ Nг,                                        (26)

где Китр -    количество ИТР, Китр=2 человека;

lок  -   размер оклада ИТР, lок=100 руб./час=20000 руб./мес.;

М   -   число месяцев в году, М=12.

Lитр=4800,0.

Отчисления на социальное страхование и в другие фонды, руб.: .

Заработная плата СКП, МОП, ОТК - Lомо:

Lомо=(Комо ·lок ·М)/ Nг;                                        (27)

Lомо=4 ·2000 ·12/100=960,0.

Отчисления на соцстрах и в другие фонды , руб.:

=0,14·960=134,4.

Все данные о заработной плате сводим в таблицу12.

Таблица 19. - Фонд оплаты труда

Категории рабочих

Количество, чел.

Заработная плата, Руб.

Отчисление на соцстрах и в другие фонды, руб.

Сварщики

6

11656,32

1631,88

Вспомогательные рабочие

2

4887,56

684,26

ИТР

2

4800,0

672,0

СКП, МОП, ОТК

4

960,0

134,4

Итого, руб.

22303,88 3122,54


Определение расходов на содержание и эксплуатацию оборудования

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования включают: амортизационные отчисления (СА), затраты на текущий ремонт и обслуживание оборудование (СО), прочие расходы и расходы на технологическое оснащение и инструмент целевого назначения (СОС) и рассчитываются по формуле:

СОБАООСПР,                                                (28)

Амортизационные отчисления на 1 час работы оборудования определяются по формуле:

,                                              (29)

где    Цбi - балансовая стоимость i-го оборудования, руб.;

Кмi - количество i-го оборудования на участке, шт.;

Аi - норма годовых амортизационных отчислений, %.

Затраты на текущий ремонт принимаются в размере 22% от стоимости оборудования.

Прочие расходы, связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования составляют 6% от суммы САО.

Расходы на оснастку инструментов целевого назначения составляют 13% от стоимости производственного оборудования.

Затраты на эксплуатацию оборудования: Соб= 831135 р.

Сос - затраты на оснастку и инвентарь целевого назначения, руб.:

,                                (30)

Общая себестоимость изделия:

Стмэлэзпобос+0,2Фуч,        (31)

Ст=2198214 р

Таблица 20. Смета затрат на технологическую себестоимость

Статьи затрат

Сумма, Руб.

Затраты на основные материалы

198397

Затраты на сварочные материалы

21760

Затраты на технологическую электроэнергию

4371,61

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования

948545

Затрату на оснастку и инвентарь целевого назначения

919086

Затраты на заработную плату

22303,88

Стоимость сборочно-сварочного участка

1080000

Технологическая себестоимость

3194462


4.2 Расчет предлагаемой технологии изготовления клиновой задвижки

Нормирование ручной дуговой сварки

Основное время при РДС определяется по формуле

                                             (32)

где F - площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм2;

L - длина шва, см;

g=7,8 г/см3 - плотность наплавленного металла;

aН =8,5 г / Ач - коэффициент наплавки;

I - сила тока сварки, А;

tо=×(19,2×178+110×1,2)=19,3 ч=1158 мин,

Вспомогательное время, связанное с выполнением сварных швов, вычисляется по формуле

tВ1=tЭ+tИО+tЗ+tК,                                        (33)

где    tЭ - время на смену электродов и осмотр шва, мин;ИО - время на измерение и осмотр шва, мин;З - время на зачистку швов и кромок, мин;К - время на установку клейма, мин.

Время на смену электродов определяется по формуле

tЭ=t×0,05,                                                  (34)

tЭ=1158×0,05=57,9

Время на измерение и осмотр шва (tИО) определяется умножением длины шва на 0,35.

tИО=l×0,35                                       (35)

tИО=3,5×0,35=1,22

Время на зачистку швов и кромок определяется по формуле

tЗ=L×[0,6+1,2×(n-1)],                                         (36)

где n - число слоев наплавки.

tЗ=3,5×[0,6+1,2×(41-1)]=17,1

Время на установку клейма принимается равным 0,03 мин на один знак.

tк=0,03k                                           (59)

tк=0,03×70=2,1

tВ1=57,9+2,5+170,1+2,1=232,6 мин

Вспомогательное время, связанное со сварным изделием

В2= tУП+tПЕР,                                                       (37)

где    tУП - время на установку, поворот и снятие детали, мин (принимаем равным 2,2);ПЕР - время на переходы сварщика, мин (принимается равным 1 мин на деталь).

При сварке многопроходных швов время на повороты следует умножать на количество проходовВ2= 2,2×41+1=91,2

Время обслуживания рабочего места при РДС составляет 3% от оперативного времени.

Время на отдых и личные надобности при РДС составляет 7% от оперативного времени.

Подготовительно-заключительное время принимается равным 3% от оперативного времени.

Норма выполнения РДС: t=23,2 часа.

Нормирование автоматической сварки под флюсом

Основное время при АСФ рассчитывается по формуле

tО=60×n×Кп×L/VCВ,                                              (38)

где    n - количество проходов;

Кп - поправочный коэффициент (для кольцевых швов с поворотом изделия принимается 1,1);- скорость сварки, м/ч.

tО=60×41×1,1×1,4/35,4=107

Вспомогательное время (tВ1) включает: время на зачистку кромок от ржавчины, собирание флюса со шва и засыпку его в бункер, зачистку шва от шлака после каждого прохода, осмотр, измерение и клеймение шва, смену кассеты с электродной проволокой, проверку правильности установки головки автомата по оси шва. Принимаем tВ1= 3 мин на 1 м одного прохода.В1= 3×41×1,4=172,2

Вспомогательное время (tВ2) включает: установку, поворот, снятие изделий, закрепление деталей и перемещение сварщика. При сварке объемных конструкций tВ2 принимается равным 35 мин на 1 шов.В2= 35×1=35

Время обслуживания рабочего места при АСФ составляет 5% от оперативного времени.

Время на отдых и личные надобности при АСФ составляет 5% от оперативного времени.

Подготовительно-заключительное время принимается равным 27 мин на один шов.ПЗ= 27×1=27

Норма выполнения АСФ: t=5,6 часа.

Основное время t0 при п/а в защитном газе определяем по формуле, мин;

tО=F×L×g×60/ICВ×aН

в которой будут использоваться следующие величины:

L-длина j-го шва, м;- площадь j-го поперечного сечения наплавленного металла, мм

g-плотность наплавленного металла, г/см

aН =8,5 г / Ач - коэффициент наплавки

tО=1522×3,96×7,85×60/140×8,5=1385 мин;

Расчет потребного количества оборудования на участке

Количество оборудования на сборочно-сварочном участке определяется по формуле

,                                               (39)

где    N - производственная программа, шт.;

tj - нормированная трудоемкость выполнения комплекса работ на данной группе оборудования при изготовлении изделия, час;

aH - коэффициент выполнения норм (aн=1,15);

Фдо - действительный фонд времени работы оборудования, час.

Фдоно×[1-0,01×(a+b)],                                     (40)

где    Фно - номинальный годовой фонд времени работы оборудования, час;

a - потери рабочего времени на ремонт оборудования, %;

b - потери рабочего времени на переналадку оборудования, %.

Данные по расчету требуемого количества оборудования приведены в таблице 14.

Таблица 21 - Требуемое количество оборудования

Оборудование

N, шт.

T, ч

Фно, ч

a, %

b, %

Фдо, ч

Км, шт.

КМ, шт.

МС-400М

12

53,2

6273

0,05

0,06

6266,1

1,15

0,73827

1

CaB 300C

12

31,5

6273

0,05

0,06

6266,1

1,15

0,43713

1

РДС

12

5,86

6273

0,05

0,06

6266,1

1,15

0,08132

1


Определение затрат на основные материалы

СМ=åqМi×ЦМi×КТЗ,                                                        (41)

где    qМi - норма расхода материала на одно изделие, т;

ЦМi - оптовая цена 1 тонны материала, руб.;

КТЗ - коэффициент учитывающий транспортно-заготовительные расходы (КТЗ=1,05).

Таблица22. - Затраты на основные материалы

Наименование

Кол-во

Стоимость Цмi

kтз

qмi

Смi

Основание

1

100000

1,05

0.7

126000

Обечайка

2

100000

1,05

0,1

18900

Корпус

1

100000

1,05

0,12

22032

Седло

2

45000

1,05

0,06

2835

Бугель

1

29500

1,05

0,08

2500

Проушина

2

29500

1,05

0,03

930

Тарелка

2

45000

1,05

0,06

2835

Направляюшие

2

45000

1,05

0,06

2835

173197

 


Определение затрат на сварочные материалы

Затраты на сварочные материалы включают: стоимость электродов (СЭЛ), сварочной проволоки (ССВП) и флюса (СФ).

Затраты на электроды при РДС и на сварочную проволоку при АСФ и ЭШС определяются по формуле

СЭЛ=QН×qЭЛ×ЦЭЛ,                                       (42)

где    QН - масса наплавленного металла, кг;

qЭЛ - расход электродов или сварочной проволоки на 1 кг наплавленного металла, кг (для РДС qЭЛ=1,6; для АСФ и АНФ qЭЛ=1,2);

ЦЭЛ - цена 1 кг электродов или сварочной проволоки, руб.

Затраты на флюсы определяются по формуле

СФ=QН×qФ×ЦФ,                                          (43)

где    qФ - расход флюса на 1 кг наплавленного металла, кг (для АСФ qФ=1,3 QН);

ЦФ - цена 1 кг флюса, руб./кг.

Затраты на электроды: Сэл=11450 р.

Затраты на сварочную проволоку: Спр=6250 р.

Затраты на флюсы: СФ= 1500 р.

Затраты на защитный газ: СФ= 2500 р

Общие затраты на сварочные материалы: Ссв= 21700 р.

Затраты на технологическую электроэнергию

Затраты на технологическую электроэнергию определяются по формуле:

СЭЛ=QН×qЭ×ЦЭ,                                          (44)

где    qЭ - удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла, кВт×ч/кг;

ЦЭ - цена 1 кВт×ч электроэнергии, руб.

Для дуговых способов сварки удельный расход электроэнергии определяется по формулам

при РДС:

qЭ=U/(aН×КПД),                                        (45)

при АСФ и ЭШС:

qЭ=I×U×tО/(QН×КПД),                                 (46)

где    U - напряжение дуги, В;

I - ток сварки, А;

aН - коэффициент наплавки, г / Ач;

КПД - коэффициент полезного действия сварочной установки;О - основное время сварочной операции, ч.

Затраты на электроэнергию: Сэ= 3985,15 р.

Определение заработной платы основных рабочих на участке

Таблица23. - Потребность в персонале

Категория рабочих

Количество рабочих, чел.

Сварщики

6

Вспомогательные рабочие

2

ИТР

2

СКП

1

МОП

1

ОТК

2


Заработная плата сварщиков на изделие Lсв, руб.:

св=l·tд·Кзд·Ксв,                                            (47)

где  l -        часовая тарифная ставка сварщиков, l=120 руб./час;

tд -   время изготовления изделия, tд=24,66 часа;

Кзд - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату,

Кзд=1,3;

Ксв - количество сварщиков, Ксв=6 чел.

Lсв=120·24,66·1,3·6=23081.

Отчисления на социальное страхование и в другие фонды , руб.:

,                                                (48)

где  Lотч=14%;

Lотч=3231;.

Заработная плата вспомогательных рабочих - Lвсп:

Lвсп=(Фдо·l·Кзд·Квсп)/Nг,                                      (49)

где  Фдо          -        действительный фонд времени работы оборудования, часов;

Ф до = 6266,1

Nг        -      годовая программа выпуска, Nг=12 шт.

Квсп - численность вспомогательных рабочих, Квсп=2 человека;

l     -   часовая тарифная ставка вспомогательных рабочих, l=30 руб./час.

Lвсп=(6266,1 ·30 ·1,3 ·2)/12=4887,56.

Отчисления на социальное страхование и в другие фонды , руб.:

.

Заработная плата ИТР Lитр, руб.:

Lитр=(Китр ·lок ·М)/ Nг,                                         (50)

где Китр -     количество ИТР, Китр=2 человека;

lок  -   размер оклада ИТР, lок=100 руб./час=20000 руб./мес.;

М  -   число месяцев в году, М=12.

Lитр=4800,0.

Отчисления на социальное страхование и в другие фонды, руб.: .

Заработная плата СКП, МОП, ОТК - Lомо:

Lомо=(Комо ·lок ·М)/ Nг;                                        (51)

Lомо=4 ·2000 ·12/12=8000.

Отчисления на соцстрах и в другие фонды , руб.:

=0,14·8000=1120

Все данные о заработной плате сводим в таблицу 24.

Таблица 24 - Фонд оплаты труда

Категории рабочих

Количество, чел.

Заработная плата, Руб.

Отчисление на соцстрах и в другие фонды, руб.

Сварщики

6

23081

3231

Вспомогательные рабочие

2

4887,56

684,26

ИТР

2

4800,0

672,0

СКП, МОП, ОТК

4

8000

1120

Итого, руб.

407680 5707


Определение расходов на содержание и эксплуатацию оборудования

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования включают: амортизационные отчисления (СА), затраты на текущий ремонт и обслуживание оборудование (СО), прочие расходы и расходы на технологическое оснащение и инструмент целевого назначения (СОС) и рассчитываются по формуле

СОБАООСПР,                                                (52)

Амортизационные отчисления на 1 час работы оборудования определяются по формуле

,                                       (53)

где    Цбi - балансовая стоимость i-го оборудования, руб.;

Кмi - количество i-го оборудования на участке, шт.;

Аi - норма годовых амортизационных отчислений, %.

Затраты на текущий ремонт принимаются в размере 22% от стоимости оборудования.

Прочие расходы, связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования составляют 6% от суммы САО.

Расходы на оснастку инструментов целевого назначения составляют 13% от стоимости производственного оборудования.

Затраты на эксплуатацию оборудования: Соб= 1179711,7 р.

Сос - затраты на оснастку и инвентарь целевого назначения, руб.:

,                            (54)

Общая себестоимость изделия:

Стмэлэзпобос+0,2Фуч,        (55)

Ст=2145354 р.

4.3 Расчет экономической эффективности

Годовой экономический эффект по сравниваемым технологиям может быть рассчитан по следующей формуле:

                            (56)

 - технологическая себестоимость базовой и предлагаемой технологии N - программа производства изделия, 12 шт.;

Е - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (0,15);

 - дополнительные капиталовложения на внедрение прогрессивной технологии ();

Эффективность на единицу изделия будет равняться:

Вывод: Экономический эффект от внедрения новой технологии изготовления клиновой задвижки ДУ-250 в размере 49860 руб. был достигнут за счет изменения технологии изготовления и уменьшения затрат на основные и сварочные материалы.


5. Безопасность жизнедеятельности

.1 Средства индивидуальной защиты на проектируемом сборочно-сварочном участке

Общие положения.

В системе мероприятий, направленных на обеспечение безопасных и здоровых условий труда, большое значение имеет использование наиболее эффективных средств индивидуальной защиты (СИЗ). Эти средства должны применяться в тех случаях, когда безопасность работ не может быть обеспечена конструкцией и размещением оборудования, организацией производственных процессов, архитектурно-планировочными решениями и средствами коллективной защиты.

На работах с вредными условиями труда, в особых температурных условиях, в загрязненной среде рабочим и служащим бесплатно выдается спецодежда, спецобувь и другие СИЗ в соответствии с типовыми отраслевыми нормами. Администрация предприятия обязана следить за тем, чтобы рабочие и служащие во время работы пользовались выданными им средствами индивидуальной защиты, не допускать к работе без них и не разрешать использование неисправных СИЗ.

Рабочие и служащие обязаны бережно относится к СИЗ и своевременно ставить в известность администрацию предприятия о необходимости стирки, сушки, ремонта или замены (в случае неисправности) этих средств.

При выдаче СИЗ должен проводится специальный инструктаж по правилам пользования и простейшим способам проверки их пригодности к эксплуатации, а в необходимых случаях - тренировка с целью лучшего усвоения способов и приемов применения СИЗ.

Средства индивидуальной защиты персонала на сварочных работах.

Выбор СИЗ следует производить, исходя из конкретных условий труда, наличия тех или иных опасных и вредных производственных факторов. Спецодежда выбирается в зависимости от методов сварки и условий труда. При проведении сварочных работ на открытом воздухе в холодное время года спецодежда должна комплектоваться теплозащитными подстежками в соответствии с климатическими зонами.

Для защиты ног от ожогов, травм, переохлаждения или перегрева, а также от поражения электрическим током рабочие должны обеспечиваться специальной обувью, причем для рабочих сварочных профессий запрещается применять обувь с открытой шнуровкой и металлическими гвоздями в подошве. Например, для защиты от высоких температур, горячего шлака, искр и брызг металла используются полусапоги ТУ 17-506-70, а для защиты от механических повреждений - сапоги кожаные ОСТ 17-204-72.

СИЗ органов дыхания применяются в тех случаях, когда общеобменная и местная вентиляция не обеспечивает требуемой чистоты воздуха в рабочей зоне, чаще всего - это сварка в полузамкнутых и замкнутых конструкциях. Например, при ручной дуговой сварке штучными электродами возможно использование «Лепесток-5», для защиты от металлической пыли при механической обработке - противопылевой респиратор Ф-62 ш (ТУ 6-16-2485-81).

Защита глаз и лица от искр и брызг расплавленного металла, пыли осуществляется защитными очками, наголовными и ручными щитками. Для защиты органов зрения щитки и очки должны быть укомплектованы защитными светофильтрами в зависимости от выполняемой работы. Например, при сварочных работах предлагаю использовать универсальный щиток с непрозрачным корпусом типа УН. Для щитка рекомендуются светофильтры: при ручной дуговой сварке - С-6, при дуговой сварке в инертных газах - С-8.

Для защиты рук при сварочных работах предлагаю использовать специальные рукавицы (ГОСТ 12.4.010-75) типа Тр - от искр, брызг расплавленного металла, окалины.

Использование рациональной спецодежды, обладающей хорошими защитными свойствами с учетом специфики работ, имеет большое значение для здоровья и безопасных условий труда. Для защиты от искр и брызг расплавленного металла - костюм, комбинированный для сварщиков ТУ 17-303-73 (куртка, брюки). После окончания работы для кожи рук нужно применять жирные питательные кремы.

Средства индивидуальной защиты персонала на сборочных работах.

Рабочие, связанные с проведением сборочных работ, должны обеспечиваться специальной одеждой в соответствии с действующими нормами. При превышении на рабочих местах уровней вредных факторов должны применяться средства индивидуальной защиты.

Для защиты органов дыхания при сборочных работах возможно применение следующих средств защиты: «Лепесток-5», противопылевой респиратор У-2к (ТУ 6-16-2267-78), универсальный респиратор РУ-60 м (ГОСТ 17269-81).

Для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий - женские и мужские костюмы, состоящие из куртки и брюк, ГОСТ 12.4.108-82, ГОСТ 12.4.109-82.

При сборочных работах для защиты ног от механических повреждений используются сапоги кожаные ОСТ 17-204-72.

Для защиты рук от механических воздействий применяют специальные рукавицы типа Ми - от истирания и типа Тр - от искр, брызг расплавленного металла, окалины.

Для защиты лица применяют наголовной щиток с непрозрачным корпусом типа НН, который защищает от ультрафиолетового и инфракрасного излучения, брызг расплавленного металла и искр.

Для защиты органов слуха при сборочных работах возможно применение как вкладышей (ГОСТ 12.4.051-78), так и наушников (ГОСТ 12.4.051-78), в зависимости от уровня шума.

Для защиты рук от загрязнений применяют профессионально-защитный крем «Пленкообразующий». Очистители кожи - мыло ДНС-АК.

5.2 Санитарная классификация проектируемого участка

Санитарное благоустройство машиностроительных заводов и надлежащее их содержание являются важнейшими мероприятиями в борьбе с производственными вредностями, за высокую культуру труда. Они предусматривают также защиту населения от газов, пылей, копоти, шума и вредного воздействия сточных вод.

Санитарно-защитной зоной считается территория между производственными помещениями, складами или установками, выделяющими производственные вредности, и жилыми, лечебно-профилактическими стационарного типа и культурно-бытового назначения, зданиями жилого района. Ширину санитарно-защитной зоны устанавливают для предприятий 1-V классов соответственно равной 1000, 500, 300, 100 и 50 метров. Для предприятий, не имеющих производственных вредностей, защитную зону не устанавливают. В санитарно-защитной зоне можно располагать пожарные депо, бани, прачечные, помещения охраны, гаражи, склады, административно-служебные здания, столовые, амбулатории и так далее. Территории санитарно-защитной зоны должны быть благоустроены и озеленены.

В зависимости от состава и количества выделяемых производственных вредностей и условий технологического процесса производства промышленные предприятия делятся в соответствии с санитарными нормами СН-245-71 на пять классов по видам производств. К I, II, и III классам относят предприятия черной и цветной металлургии, выплавляющие чугун в доменных печах, производящие сталь мартеновским и конверторным способами, занятые вторичной переработкой цветных металлов, и другие предприятия. К IV классу относят предприятия, имеющие небольшие литейные и другие горячие цехи, предприятия, производящие металлические электроды, а также предприятия металлообрабатывающей промышленности, имеющие производства чугунного, стального и цветного литья и др. В V класс входят предприятия без литейных, но с термическими и другими цехами, где производится обработка металлов в горячем или раскаленном состоянии. Машиностроительные предприятия в основном относятся к IV и V классам.

Проектируемый участок относится к V классу.

5.3 Пожарная безопасность

Проектирование и эксплуатация всех промышленных предприятий регламентируются «Строительными нормами и правилами» (СНиП II-90-81, СНиП II-2-80), «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ-76), а также типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий «. В соответствии со СНиП II-2-80 все производства делят по пожарной, взрывной и взрывопожарной опасности на следующие категории:

Категория А - взрывопожароопасные; к ней относятся производства, в которых применяются горючие газы с нижним пределом воспламенения 10% и ниже, жидкости с температурой вспышки до 280С включительно при условии, что указанные газы и жидкости могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения; вещества, которые способны взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; такими производствами являются многие окрасочные цеха, объекты с наличием сжиженных газов и т.д.

Категория Б - взрывопожароопасные; к этой категории относятся производства, в которых используются горючие газы, нижний предел воспламенения которых выше 10%, а также жидкости с температурой вспышки выше 280С и до 610С включительно или нагретые до температуры вспышки и выше; горючие пыли или волокна, нижний концентрационный предел воспламенения которых 65г3 и ниже, при условии, что указанные газы, жидкости и пыли могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения; например производства с наличием аммиака, с возможностью образования газов древесной или другой горючей пыли.

Категория В-пожароопасные; к этой категории относятся производства, в которых применяются жидкости с температурой вспышки выше 610С и горючие пыли или волокна, нижний предел воспламенения которых более 65г3, твердые сгораемые вещества и материалы, способные только гореть, но не взрываться при контакте с воздухом, водой или друг с другом.

Категория Г - к этой категории относятся производства, в которых используются негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, а также твердые вещества, жидкости и газы, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.

Категория Д - это производства, в которых обрабатываются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии (цехи холодной обработки и т.д.).

Категория Е - взрывоопасные; к этой категории относятся производства, в которых применяются взрывоопасные вещества (горючие газы без жидкой фазы и взрывоопасные пыли) в таком количестве, при котором могут образовываться взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема воздуха в помещении, и в котором по условиям технологического процесса возможен только взрыв (без последующего горения); вещества способные взрываться без последующего горения при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

Согласно приведенной классификации участок сборки-сварки задвижки шиберной можно отнести к категории Г.

5.4 Расчет естественного освещения участка

Естественное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП II-4-79.

При боковом освещении расчет сводится к определению суммарной площади окон по формуле:

,        (57)

где    =2160м2 - площадь участка;

 - коэффициент естественного освещения (КЕО)

=4×0,9×0,8=2,88,                                          (58)

где    е=4 - минимальное значение КЕО;=0,9 - коэффициент светового климата;

с=0,8 - коэффициент солнечности климата, зависящий от ориентации здания относительно сторон света;

h0 = 8,5 - световая характеристика окон;=1 - коэффициент, учитывающий затенение окон соседними зданиями;

t - общий коэффициент светопропускания оконного проема, t =0,544;

=1,2 - коэффициент, учитывающий отражение от внутренних поверхностей помещения.

м2

5.5 Расчет общего искусственного освещения участка

Для общего освещения помещений, как правило, используются газоразрядные лампы (преимущественно люминесцентные).

Расчет искусственного освещения выполняется по следующему алгоритму:

Определение индекса помещения:

,          (59)

где А и В-длина и ширина помещения, м;Р - высота светильников над рабочей поверхностью, м.

Выбираем тип светильника. Для нормальных условий среды применяем светильники с лампами накаливания серии УПД. «Астра-1». Для выбранного типа светильников находим в зависимости от i коэффициент использования осветительной установки h=0,37.

Принимаем величины коэффициентов:

- неравномерности освещения z = 1,1;

запаса к = 1,4.

Принимаем нормированную минимальную освещенность в помещении ЕН=300Лк.

Принимаем число рядов Np=5 в зависимости от размера помещения.

Определяем необходимый световой поток ламп в каждом:

,      (60)

где S - площадь помещения.

Число светильников в ряду:

,          (61)

где    Фл =19600Лм - световой поток одной лампы Г215-225-1000;

n - число ламп в светильнике, n=2.

 - принимаем число ламп в ряду 13 штук.

Выполним проверку отклонения ∆Ф:

. (62)

Отклонение ∆Ф соответствует интервалу [-10%; +20%].

5.6 Расчет механической вентиляции

Задачей вентиляции является обеспечение частоты воздуха и заданных метеорологических условий в производственных помещениях. Вентиляция достигается удалением загрязненного воздуха из помещений и подачей в него свежего воздуха. Из справочника [16] находим формулу для определения удельного количества приточного воздуха:

, (63)

где L - расход воздуха, удаляемый из местной зоны, ; Z - удельное выделение вредных веществ на 1 кг флюса,;  - предельно допустимая концентрация вредного вещества,;  - концентрация примесей в приточном воздухе, = 0 при отсутствии вредных веществ в приточном воздухе,;  - удельная концентрация примесей в воздухе, .

Из формулы (54) выразим L:

. (64)

Из справочника (таблица 6.10 [16]) определяем: Z=0,04 (количество марганца при сварке под флюсом), = 800, = 1.

, (65)

где =1,8 - коэффициент воздухообмена приколонной подачи воздуха.

По формуле (55) определяем L:

.

Из справочника [17] выбираем вентилятор В-Ц14-46-2, рабочее давление которого составляет Р=1280Па. Установочную мощность электродвигателя для вентилятора рассчитаем по формуле:

,          (66)

где    К=1,3 - коэффициент запаса;

hВ=0,9 - КПД вентилятора;

hП=0,95 - КПД привода.

Из стандартных значений выбираем N = 1,2кВт.

5.7 Расчет заземляющего контура

Защитное заземление является основной мерой, обеспечивающей электробезопасность в электрических установках на проектируемом участке. Заземлению подлежат все металлические поверхности, до которых возможно прикосновение человека. Заземление осуществляется с помощью проводника (заземлителя) находящегося в непосредственном контакте с землей и осуществляющего стекание тока в землю.

В качестве искусственных заземляющих устройств применяют вертикальные и горизонтальные электроды. Для вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 30 - 50 мм и стальные уголки размером от 40´40 до 60´60 мм длинной 2,5 - 3 м. Широкое применение нашли стальные прутки диаметром 10 - 12 мм, длиной до 10 м.

Согласно требованиям правил эксплуатации электроустановок и ТБ 12.1.038-82 при напряжении U не более 1000 В сопротивление заземлителя RЗ должно быть не более 4 Ом.

Расчет заземляющего контура произведем в следующей последовательности.

В сетях напряжения до 1000 В ток короткого замыкания не превышает 10 А, поэтому для расчетов принимаем IКЗ=10 А. Максимальное сопротивление заземлителя принимаем 4 Ом.

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта:

rРАС=r×y=40×1,36=54,4 Ом×м,                                   (67)

где    r=40 Ом×м - сопротивление грунта;

y=1,36 - климатический коэффициент.

Определяем сопротивление вертикального заземлителя с учетом расчетного удельного сопротивления грунта. Принимаем стержневой вертикальный заземлитель у поверхности грунта. Стержень имеет следующие параметры: длина 3 м, диаметр 50 мм.

Сопротивление стержня

Ом (68)

Принимаем число вертикальных заземлителей N=3 шт., расстояние между ними А=2 м, и по этим данным принимаем коэффициент использования вертикальных стержней hСТ=0,8.

Определим сопротивление соединительной полосы. Принимаем полосовой соединитель на поверхности грунта с размерами: длина L=8 м, ширина B=0,02 м. При этом сопротивление полосой:

Ом (69)

Определяем сопротивление, приходящееся на вертикальные стержни искусственного заземления с учетом параллельного соединения стержней полосой:

 Ом     (70)

Уточняем число вертикальных заземлителей по формуле:

шт.                           (71)

Проверяем величину сопротивления искусственного заземления и сравниваемым с допустимым:

Ом.                          (72)

Условие выполняется, следовательно, заземление удовлетворяет требованиям безопасности.

5.8 Оценка воздействия производства на окружающую среду

Проектируемый участок располагается на территории ОАО «Энергомаш». Природоохранная деятельность предприятия, ведется по трем направлениям:

охрана и рациональное использование водных ресурсов;

охрана атмосферного воздуха;

утилизация и складирование промышленных отходов.

Для охраны атмосферного воздуха на предприятии все технологические операции, идущие с пылегазовыделением обеспечены газопылеулавливаю-щими установками - 69. При дробеструйных работах железосодержащая пыль улавливается мокрыми пылеуловителями ПВМ-208 с эффектом улова 85 - 90%.

Аэрозоль от машин кислородофлюсовой резки металла и плазменной резки стали улавливается тканевыми рукавами фильтрами ФРКДИ-1100, эффективность которых 95 - 99%.

При проведении окрасочных работ в камерах установлены гидрофильтры, в которых осуществляется улов окрасочной аэрозоли на 85 - 90%, газообразных соединений (ацетон, ксилол, токуол и так далее) на 25 - 30%.

При заточке инструмента установлены циклоны ЦН-15, или индивидуальные аппараты ЗИК-900.

По данным статистической отчетности, количество загрязняющих веществ, отходящих от технологического оборудования составляет 5 т/год, из них уловлено 3 т/год, выброшено в атмосферу 1 т/год.

За работой газо - пылеулавливающих установок осуществляется постоянный лабораторный контроль с целью проверки эффективности их работы и соблюдения установленных норм предельно-допустимых выбросов.

На заводе «Энергомаш» образуются промышленные токсичные отходы производства:

сварочная пыль, уловленная при резке металла, вывозится на шлаконакопитель;

- отработанные масла часть регенерируется и повторно возвращается в производство, часть вывозится на нефтебазу после соответствующей обработки (обезвоживания и удаления взвешенных вещ

5.9 Оценка устойчивости работы объекта в условиях ЧС

ЧС влияют на безопасность жизнедеятельности, могут быть вызваны различными причинами. В связи с этим их можно разделить на ч.с. естественного происхождения, и ч.с. антропогенного происхождения. К первым можно отнести такие явления, как землетрясения, цунами, потопы и другие. Ко второму - эпидемии, пожар, радиационные и химические загрязнения.

Радиоактивное заражение и проникающая радиация могут оказать влияние на производственную деятельность объекта преимущественно через воздействие на людей. Угроза заболевания лучевой болезнью может вызвать необходимость остановки или ограничения функционирования предприятия на определенное время, за которое уровни радиации в результате естественного распада радиоактивных веществ уменьшается до значений, не

представляющих опасности для людей. Поэтому главная цель оценки уязвимости объекта от ионизирующих излучений заключается в том, чтобы выявить степень опасности радиационного поражения людей в конкретных условиях работы [требования] на закрытой местности.

Условия работы можно характеризовать ожидаемой радиационной обстановкой на территории объекта, т.е. началом заражения после аварии, уровнем радиации и местом работы (в здании или на открытой местности).

5.10 Анализ возможной чрезвычайной ситуации. Оценка устойчивости объекта к воздействию аварийно химически опасных веществ (АХОВ) при авариях на химически опасных предприятиях города Волгодонска

Обеспечение устойчивости работы предприятия в ЧС

Под устойчивостью работы объекта экономики в ЧС понимают способность противостоять разрушительному воздействию поражающих факторов ЧС, производить продукцию в запланированном объеме и номенклатуре, обеспечивать безопасность жизнедеятельности персонала, а также приспособленность к восстановлению своего производства в случае повреждения.

В современных условиях защита персонала осуществляется путем проведения комплекса мероприятий, включающих три способа защиты - это укрытие людей в защитных сооружениях, рассредоточение и эвакуация, обеспечение индивидуальными средствами защиты.

Прогнозирование и оценка обстановки при выбросах в окружающую среду соляной кислоты и формальдегида

Задание:

Оценить устойчивость объекта к воздействию АХОВ при авариях химически опасных предприятиях города и разработать предложения по повышению устойчивости объекта в возможном очаге поражения, при направлении ветра от химически опасного объекта к предприятию.

Таблица 25. - Исходные данные

Химически опасные объекты

Вид АХОВ

Кол-во АХОВ, т

Температура воздуха, град.

Скорость ветра, м/с

Время аварии

Имеющиеся средства коллективной защиты

Наличие средств индивидуальнй защиты, %

ТЭЦ-1 ВКДП

Конц. HCl Формалин

50 50

 +20

 2

15 ч. Лето

ПРУ на 120 чел.

 50


Методика позволяет решать следующие задачи:

рассчитывать глубину и площадь зоны возможного заражения;

рассчитывать время подхода облака зараженного воздуха к производственным участкам, жилым кварталам и населенным пунктам;

определять продолжительность действия источника заражения;

производить ориентировочную оценку количества пораженных и их структуру среди производственного персонала объекта, на котором произошла авария, и населения, оказавшегося в очаге поражения;

прогнозировать и оценивать химическую обстановку при заражении воздуха наиболее распространенными аварийно химически опасными веществами, используя коэффициенты эквивалентности и расчетные данные по хлору.

Под разрушением химически опасного объекта следует понимать его состояние после стихийного бедствия, приведшего к полной разгерметизации всех емкостей, содержащих аварийно химически опасные вещества.

Первичное облако - облако зараженного воздуха, образующееся в результате мгновенного перехода в атмосферу всего объема или части содержимого емкости с опасным химическим веществом при ее разрушении.

Вторичное облако - облако зараженного воздуха, образующееся в результате испарения разлившейся ядовитой жидкости с подстилающей поверхности.

Инверсия - состояние приземного слоя воздуха, при котором температура нижнего слоя меньше температуры верхнего слоя (устойчивое состояние атмосферы).

Изотермия - состояние приземного слоя воздуха, при котором температура нижнего и верхнего слоев одинаковы (безразличное состояние атмосферы).

Конвекция - состояние приземного слоя воздуха, при котором температура нижнего слоя воздуха выше температуры верхнего слоя (неустойчивое состояние атмосферы).

Пороговая токсодоза - ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения.

Площадь зоны возможного заражения - площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако зараженного воздуха.

Площадь зоны фактического заражения - площадь территории, приземный слой воздуха на которой заражен парами (аэрозолем) ядовитого вещества в опасных для жизни или здоровья людей пределах.

Под коэффициентом защищенности укрытия следует понимать отношение расчетной токсодозы, накопленной человеком за определенный промежуток времени на открытой местности, к значению токсодозы, накопленной за тот же промежуток времени при нахождении в укрытии.

Коэффициент эквивалентности хлора по отношению к другому АХОВ () представляет собой число, показывающее, во сколько раз масса хлора больше или меньше массы другого опасного химического вещества, образующего в аварийной ситуации равную с хлором глубину зоны заражения.

Прогнозирование масштабов заражения соляной кислотой

Выброс HCl произошел из технологического трубопровода, следовательно - «разлив свободный».

Степень вертикальной устойчивости воздуха по таблице №2 (пособие [15]) - «конвекция».

Определяем коэффициенты эквивалентности HCl для данных условий по таблице №3 [15] для первичного и вторичного облаков.

                     

По таблице №4 [15] определяем коэффициент, учитывающий скорость ветра.   

Определяем эквивалентное количество HCl в первичном и вторичном облаках соответственно по формулам:

QЭКВ-1 = Q ∙ КЭКВ-1КВ, (73)

QЭКВ-2 = Q ∙ КЭКВ-2КВ, (74)

где Q - количество АХОВ, выброшенного в окружающую среду, т;

КЭКВ-1,2 - коэффициент эквивалентности, зависящий от температуры воздуха;

КВ - коэффициент, учитывающий скорость ветра.

  

По таблице №5 [15] определяем глубины зон заражения (Г) для первичного и вторичного облаков по , скорости ветра и вертикальной устойчивости атмосферы

, т.к. QЭКВ-1=0

Для 15т , для 20т , интерполируем и находим для 16,16т:

По максимальному эквивалентному количеству HCl () по таблице №5 [15] определяем площадь зоны возможного заражения:

Для 15т , для 20т , интерполируем и определяем  для 16,16т:

 (75)

Часть площади заражения приходящейся на территорию предприятия не определяем, т.к. очевидно, что всё предприятие окажется в зоне заражения.

По таблице №7 [15] для ветра, скоростью 1 м/с определяем продолжительность испарения HCl:

Определяем поправочный коэффициент для времени испарения HCl при ветре 2 м/с:

Определяем время испарения разлившейся HCl по формуле:

, (76)

где -продолжительность испарения HCl, час;

-коэффициент поправочный для времени испарения HCl.

Определяем время подхода облака зараженного воздуха к объекту по формуле:

 (77)

где Х - расстояние от источника заражения до заданного рубежа (определяется по карте), км;

- скорость переноса фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра и вертикальной устойчивости атмосферы (по таблице №9), км/ч.

Определяем время поражающего воздействия АХОВ по формуле:

TПОР = TИСП - TПОДХ, (78)

где TИСП - время испарения АХОВ с поверхности разлива, час;

TПОД - время подхода облака зараженного воздуха к объекту, час.

TПОР = 2,137 - 0,464= 1,67 час

Расчет количества и структуры пораженных соляной кислотой среди персонала

Всего на смене - 200 человек; из них:

человек - в цехах,

человек - на территории,

человек - в кабинетах и лабораториях.

Оснащенность противогазами - 50% или 100 человек.

Имеется убежище на 80 человек.

Принимаем, что в случае химической опасности, персонал, работающий на территории, сразу после сигнала убывает в противорадиационное укрытие (ПРУ). Персонал в цеху, лабораториях и кабинетах одевает противогазы.

Определяем доли персонала, работающего при различных степенях защищенности по формуле:

qi =, (79)

где Кi - количество людей в i-том укрытии;

Кобщ - общее количество людей.

q1 = = 0,6 (в ПРУ),

q2= =0,4 (в противогазах)

В зависимости от места пребывания людей и времени поражающего воздействия АХОВ определяем коэффициенты защищенности для каждого из укрытий (средств защиты) по таблице 10, применяя интерполирование.

Кзащ1=0,566, Кзащ2=0,333.

Общий коэффициент защищенности определяем по формуле:

 (80)

Определяем количество пораженных по формуле:

, (81)

где П - число пораженных, чел.,

L - количество персонала (людей) в очаге поражения, чел.

 (52% от всего персонала)

Определяем ориентировочную структуру пораженных по таблице №11 [15]

Смертельные      105·0,35=37 человек.

Тяжелой и средней степени  105·0,4=42 человек.

Легкой степени   105·0,25=26 человек.

Так как вероятное число пораженных - 52% персонала - планируем эвакуацию.

При скорости ветра равной 2 м/с α=90˚ (по таблице №12 [15])

Определяем длину маршрута эвакуации по формуле:

, (82)

где - длина маршрута эвакуации, км;

 - расстояние от источника заражения до объекта, км.

Определяем время выхода персонала из зоны заражения по формуле:

, (83)

где - скорость выхода в пешем порядке, км/ч.

Определяем время пребывания персонала в зоне заражения при проведении эвакуации по формуле (ч):

, (84)

где - время оповещения, мин (принимаем 5 мин.);

- время принятия решения руководителем, мин (принимаем 3 мин.);

- время работ по безаварийной остановке производства, мин (принимаем 10 мин.);

В данных условиях, при времени поражающего действия хлора 1,67 часа производим эвакуацию только персонала, снабженного противогазами.

Определяем степень защищенности персонала:

Доли производственного персонала и коэффициенты защищенности аналогичны, как если бы они находились на объекте. Изменился только коэффициент защищенности персонала, снабженного противогазами, так они будут находиться в зоне заражения меньше времени (1,38, а не 1,67)

По таблице №10 [15] для 1 ч Кзащ2 =0,5, для 2 ч Кзащ2 =0,25


 (85)

Определяем количество пораженных:

.

Определяем структуру пораженных:

Смертельные 100·0,35=35 человек.

Тяжелой и средней степени 100·0,4=40 человек.

Легкой степени 100·0,25=25 человек.

Сводим результаты расчетов в таблицу 23.

Таблица 26. - Результаты расчетов

Источник заражения

Тип АХОВ

Количество АХОВ, т

Глубина зоны заражения, км

Общая площадь заражения км2

Площадь зоны, приходящаяся на предприятие км2

Количество пораженных человек

Количество пораженных при проведении эвакуации человек

Примечание

ТЭЦ-1

HCl

50т

3,207

8,109

 ____

105

100

_


Прогнозирование масштабов заражения формальдегидом

Разлив формальдегида произошел в поддоны.

Степень вертикальной устойчивости воздуха по таблице №2 [15] - «конвекция».

Определяем коэффициенты эквивалентности формальдегида для данных условий по таблице №3 [15] для первичного и вторичного облаков.

                          

По таблице №4 [15] определяем коэффициент, учитывающий скорость ветра.   

Определяем эквивалентное количество формальдегида в первичном и вторичном облаках соответственно по формулам:

QЭКВ-1 = Q ∙ КЭКВ-1КВ, (86)

QЭКВ-2 = Q ∙ КЭКВ-2КВ,

где Q - количество АХОВ, выброшенного в окружающую среду, т;

КЭКВ-1,2 - коэффициент эквивалентности, зависящий от температуры воздуха;

КВ - коэффициент, учитывающий скорость ветра.

,

.

По таблице №5 [15] определяем глубины зон заражения (Г) для первичного и вторичного облаков по , скорости ветра и вертикальной устойчивости атмосферы

Для 12т , для 13т , интерполируем и находим  для 12,635т:

для 30т , для 40т , интерполируем и находим для 31,587т:

По максимальному эквивалентному количеству формальдегида () по таблице №5 [15] определяем площадь зоны возможного заражения:

Для 30т , для 40т , интерполируем и определяем  для 31,587т:

Часть площади заражения приходящейся на территорию предприятия не определяем, т.к. очевидно, что всё предприятие окажется в зоне заражения

По таблице №7 [15] для ветра, скоростью 1 м/с определяем продолжительность испарения формальдегида:

Определяем поправочный коэффициент для времени испарения формальдегида при ветре 2 м/с:

Определяем время испарения разлившегося формальдегида по формуле:

, (87)

где -продолжительность испарения формальдегида, час;

-коэффициент поправочный для времени испарения формальдегида.

Определяем время подхода облака зараженного воздуха к объекту по формуле:

 (88)

где Х - расстояние от источника заражения до заданного рубежа (определяется по карте), км;

- скорость переноса фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра и вертикальной устойчивости атмосферы (по таблице №9), км/ч.

Определяем время поражающего воздействия АХОВ по формуле:

TПОР = TИСП - TПОДХ, (89)

где TИСП - время испарения АХОВ с поверхности разлива, час;

TПОД - время подхода облака зараженного воздуха к объекту, час.

TПОР = 10,8 - 0,32= 10,48 час

Расчет количества и структуры пораженных формальдегидом среди персонала

Определяем степень защищенности персонала.

Всего на смене - 30 человек; из них:

человек - в цехах,

человек - на территории,

человек - в кабинетах и лабораториях.

Оснащенность противогазами - 50% или 100 человек.

Имеется убежище на 80 человек.

Принимаем, что в случае химической опасности, персонал, работающий на территории, сразу после сигнала убывает в противорадиационное укрытие (ПРУ). Персонал в цеху, лабораториях и кабинетах одевает противогазы.

Определяем доли персонала, работающего при различных степенях защищенности по формуле:

qi =, (90)

где Кi - количество людей в i-том укрытии;

Кобщ - общее количество людей.

q1 = = 4 (в ПРУ),

q2= =2,6 (в противогазах)

В зависимости от места пребывания людей и времени поражающего воздействия АХОВ определяем коэффициенты защищенности для каждого из укрытий (средств защиты) по таблице 10 [15], применяя интерполирование.

Кзащ1=0,1

Кзащ2=0

Общий коэффициент защищенности определяем по формуле:

 (91)

Определяем количество пораженных по формуле:

,

где П - число пораженных, чел.,

L - количество персонала (людей) в очаге поражения, чел.

 (40% от всего персонала)

Определяем ориентировочную структуру пораженных по таблице №11 [15]

Смертельные      12·0,35=4,2 человек.

Тяжелой и средней степени  12·0,4=4,8 человек.

Легкой степени   12·0,25=3 человек.

Так как вероятное число пораженных -40% персонала - планируем эвакуацию

При скорости ветра равной 2 м/с α=90˚ (по таблице №12 [15])

Определяем длину маршрута эвакуации по формуле:

, (92)

где - длина маршрута эвакуации, км;

 - расстояние от источника заражения до объекта, км.

Определяем время выхода персонала из зоны заражения по формуле:

, (93)

где - скорость выхода в пешем порядке, км/ч.

Определяем время пребывания персонала (ч) в зоне заражения при проведении эвакуации по формуле:

, (94)

где - время оповещения, мин (принимаем 5 мин.);

- время принятия решения руководителем, мин (принимаем 3 мин.);

- время работ по безаварийной остановке производства, мин (принимаем 10 мин.);

В данных условиях, при времени поражающего действия формальдегида 10,48 часа производим эвакуацию только персонала, снабженного противогазами.

Определяем степень защищенности персонала:

Доли производственного персонала и коэффициенты защищенности аналогичны, как если бы они находились на объекте. Изменился только коэффициент защищенности персонала, снабженного противогазами, так как они будут находиться в зоне заражения меньше времени (1,05, а не 10,48)

По таблице №10 для 1 ч Кзащ2 =0,5, для 2 ч Кзащ2 =0,25



Определяем количество пораженных:

,

что значительно меньше, чем без проведения эвакуации.

Определяем структуру пораженных

Смертельные 22,5·0,35=7,8 человек.

Тяжелой и средней степени 22,5·0,4=9 человек.

Легкой степени 22,5·0,25=5,6 человек.

Сводим результаты расчетов в таблицу 24.

Таблица 27. - Результаты расчетов

Источник заражения

Тип АХОВ

Количество АХОВ, т

Глубина зоны заражения, км

Общая площадь заражения км2

Площадь зоны, приходящаяся на предприятие км2

Количество пораженных человек

Количество пораженных при проведении эвакуации человек

Примечание

ВКДП

Формальдегид

50т

19,22

7,66

 ____

30

22,5

_


Выводы из сложившейся химической обстановки:

«Энергомаш» при аварии на ВКДП может оказаться в зоне опасного заражения формальдегида со временем поражающего действия 10,48 час.

В условиях данной аварии объект («Энергомаш») окажется в обстановке, исключающей возможность непрерывной работы.

В случае такой аварии возможно окажется 30 человек пораженных, из них 7,8 со смертельным исходом, 9 - тяжелой и средней тяжести, 5,6 - легкой степени тяжести.

Для повышения устойчивости работы «Энергомаш» необходимо:

повысить степень герметизации помещений (уменьшить коэффициент кратности воздухообмена), для чего: обеспечить плотное закрытие окон и дверей (резиновые накладки и шторы из прорезиненной ткани);

подготовить систему вентиляции цехов для работы в режиме очистки воздуха от АХОВ, оборудовав её комплектом ФВК-2, обеспечивающим все режимы вентиляции;

обеспечить весь персонал средствами индивидуальной защиты дыхания (гражданскими или промышленными противогазами) с дополнительными фильтрами;

организовать обучение персонала действиям в условиях химического заражения;

в целях защиты персонала внести в план капитального строительства на 2006 год оборудование убежища для персонала, рассчитанного на 200 человек в подвальном помещении цеха №1.

В связи с тем, что безопасность всего персонала не обеспечивается необходимо Штабу ГО и ЧС составить план эвакуации и периодически проводить тренировки в действиях персонала в условиях аварий на химически опасных объектах, находящихся в непосредственной близости от «Энергомаш».

Штабу ГО и ЧС определить способы обеззараживания (дегазации) территории, зданий и сооружений и способы проведения санитарной обработки людей в случае необходимости.

6. Планово-экономический расчет участка

В зависимости от объема выполняемых сборочно-сварочных работ, числа работающих, а также производственной площади различают сборочно-сварочный цех, отделение или участок.

В зависимости от массы сварочных узлов, годового выпуска их (тыс. шт.) указанные подразделения сварочного производства могут быть мелкосерийным и единичным, серийным и крупносерийным.

По указанным признакам проектируемый участок (годовая программа 12 шт. изделий; масса изделия 2150 кг.) сборки и сварки можно отнести к одиночному производству. Для такого производства характерно производство изделий по принципу группового расположения оборудования и рабочих мест.

Определим потребное количество производственных рабочих по формуле:

, (95)

где  - годовая трудоемкость выпуска изделий, чел.;

 - действительный годовой фонд времени рабочего времени, час.

( при продолжительности рабочей недели = 41 час.).

 нормативная трудоемкость производства 1 т сварных узлов (данные «Энергомаш») [чел. час/т];

 - годовая программа выпуска изделий.

 (96)

принимаем

Число вспомогательных рабочих при укрупненных расчетах принимается равным 20% от числа численности производственных рабочих.

. (97)

Примерное распределение рабочих по группам приведено в таблице 25.

 
Таблица 28. - Распределение вспомогательных рабочих по группам

№ п.п.

Группа вспомогательных рабочих

% кол-во от общего числа вспомогательных рабочих

1

Рабочие по ремонту оборудования, оснастки, приспособлений, транспортных механизмов и других устройств.

 

2

Рабочие по ремонту электрооборудования.

3

Рабочие по ремонту сварочных контуров дуговых машин, по наладке режимов сварки, по наблюдению за правильной эксплуатацией оборудования.

4

Рабочие инструментального хозяйства и кладовой сварочных материалов.

5

Рабочие по комплектовке деталей по рабочим местам, по внутренним перевозкам.


Число ИТР, СКП, МОП, ОТК при укрупненных расчетах принимают в процентах от числа :

ИТР - 8 - 10% - 2 чел.

СКП - 2 - 4% - 1 чел.

МОП - 1,5 - 3% - 1 чел.

ОТК - 6,0% - 1 чел.

Расчет площади сборочно-сварочного участка производим по укрупненным нормам, в соответствии с рекомендациями.

Площадь участка по своему назначению подразделяется на производственную, вспомогательную и служебно-бытовую. Под общей площадью участка в расчетах понимают сумму производственной и вспомогательной площадей.

В состав производственной площади включают площади, занимаемые:

производственными оборудованием - установками для сборки и сварки, печами и местами рабочих у оборудования;

рабочими местами ручного труда и верстаками;

шкафами для инструмента;

складскими площадками для деталей, узлов;

рабочими местами у оборудования для технического контроля деталей, узлов (кроме площади выгороженных помещений ОТК).

проходами и проездами между станками, установками и тому подобное (кроме магистральных проездов).

К вспомогательной площади относят:

площади, занятые участками для ремонта оборудования и оснастки, мастерские для ремонта приспособлений, мастерская энергетика;

площади участков для дежурных электромонтеров, слесарей;

выгороженные помещения для службы ОТК;

помещения для трансформаторных подстанций, вентиляционных камер;

площади магистральных проездов;

складскую площадь и кладовые, для хранения и выдачи основных и вспомогательных материалов.

На служебно-бытовые площади участка размещаются конторские и бытовые помещения.

К конторской относят площадь, занятую административно-конторскими службами участка: кабинетами начальника, его заместителей и др., руководящими работниками, помещениями отдела технического контроля, технического бюро, бухгалтерами и др.

К бытовой относят площадь помещений, предназначенных для обслуживания санитарно-технических и социально-бытовых нужд, работников участка: гардеробы, туалеты, умывальники, душевые и т.п.

Производственная площадь участка для компоновочных решений может быть определена укрупнено по удельным размерам площади, приходящейся в среднем на единицу оборудования или по годовому выпуску сварных узлов в тоннах на 1 м2 общей производственной площади. По данным ОАО «Энергомаш» этот норматив составляет . Используя этот показатель, рассчитываем размер производственной площади по формуле:

 (98)

Для получения размеров общей площади участка  необходимо к производственной площади прибавить вспомогательные площади (30 - 40% от Snp.)

; (99)

Результаты расчета площади кладовых и складских помещений по нормам приведены в таблице 26. При этом площадь склада определяем по формуле:

, м2 (100)

t - норма запаса хранения в календарных днях;

р = 253 - количество рабочих дней в году;

а =2 - норма грузоподъемности в т/м2;

b=0,35 - коэффициент использования полезной площади;

с = 0,8 - поправочный коэффициент для единичного и мелкосерийного производства.

Таблица 29. - Площадь кладовых и складских помещений сборочно - сварочного участка

Наименование

Измеритель для определения площади

Нормы расчета

Площадь по расчету, м2

Инструментально-раздаточная кладовая  На единицу сборочно-сварочного оборудования                Норам удельной площади

2,8


Кладовая вспомогательных материалов    На единицу сборочно-сварочного оборудования               

0,8


Кладовая электродов, электродной проволоки и флюса      На одного сварщика а) ручной б) автоматической сварки               

3,75




Площадь бытовых помещений может быть принята из расчета 5,5 м2 на одного рабочего.

. (101)

Планировку (технический план) сборочно-сварочного участка выполним с учетом требований и норм.

Допускаемые расстояния между элементами зданий, оборудования (рабочим местам) и местами складирования показаны в таблице 27. Размеры пролетов и грузоподъемность подъемно-транспортных средств приведены в таблице 28, а размеры ширины проходов и проездов в производственных пролетах - в таблице 29.

Таблица 30. - Допускаемые расстояния между элементами

Расстояние

Допускаемые значения, м

От колон до: боковой стороны оборудования Тыльной стороны оборудования Между оборудованием

1,0 - 3,0


1,0 - 2,5


1,0 - 3,0

От фронта оборудования до места складирования

1,5 - 3,0

Между тыльной стороной оборудования и местом складирования

1,0 - 1,5

Между боковой стороной оборудования и местом складирования

1,0 - 2,0


Меньшие значения, указанных допускаемых расстояний, относятся к малогабаритным, а большие - к крупногабаритным (в плане) станкам, установкам и местам складирования.

С учетом габаритных размеров, сборочно-сварочного оборудования и ширины сквозного транспортного проезда равного 4 м, выбираем ширину пролета равной 30 м. Шаг внутренних колон принимаем 12 м. Участок обслуживается мостовым краном грузоподъемностью 75/20 т. (в числителе указана грузоподъемность основных средств, а в знаменателе - вспомогательных средств.).

Таблица 318. - Унифицированные размеры пролетов и грузоподъемность ПТМ.

Размеры пролета, м

Высота цеха, м.

Грузоподъемность, т


До низа покрытий

До головки кранового пути

Мостовых электрических кранов

18

6,0; 7,2; 8,4.

6,15; 9,95; 8,15.

10; 20/5.

24

12,6; 14,4.

9,65; 11,45.

10; 20/5; 30/5.

24

16,2; 18.

12,65; 14,45

30/5; 50/10.

30

12,6; 14,4; 16,2; 18

9,65; 11,45; 12,65; 14,45

30/5; 50/10; 75/20; 100/20; 150/30; 400/100


При определении ширины проходов и проездов, ширину рабочей зоны приняли 1 м.

Планировка сборочно-сварочного участка показана на листе 1502.Д13.836.12.00СБ графической части дипломного проекта.

Таблица 32. - Нормы ширины проходов и проездов в производственных пролетах

№ п.п.

Наименование и назначение проходов и проездов

Ширина проходов и проездов, м.

1.

Проход для рабочих

2,0

2.

Транспортный проезд при одностороннем движении электро-автопогрузчиков

3,0

3.

Транспортный проезд при двухстороннем движении электро-автопогрузчиков

4,0

4.

Транспортный проезд при двухстороннем движении электро-автопогрузчиков грузоподъемностью не более 3 т и грузовых автомашин.

5,0



Заключение

. Выполнен анализ недостатков базовой технологии изготовления и на основе анализа разработан новый вариант.

. Обоснованно выбраны способы сварки, формы разделок кромок, сварочные материалы.

. На основе сравнения технико-экономических показателей доказано, что способ автоматической сварки под флюсом имеет преимущество над другими при изготовлении задвижки с клиновым затвором.

. Выбраны параметры режима сварки, позволяющие обеспечить высокую технологическую прочность сварных соединений.

. Показано, что разработанная технология изготовления может быть реализована с использованием современного существующего оборудования для сборки и сварки. Произведен обоснованный выбор оборудования, соответствующий требованиям сварочного производства.

. Обоснованность выбранных в дипломном проекте инженерных решений подтверждена экономическим расчетом. Показано, что эффект от внедрения способа АСФ для изготовления изделия составляет 48600 млн. руб.

. Разработан план участка сборки и сварки клиновой задвижки на основе норм технологического проектирования сварочных цехов и норм и правил БЖД, обеспечивающий максимально возможную степень загрузки оборудования и использования производственных площадей. На участке обеспечено прямоточное, безвозвратное движение грузопотока.

Список литературы

1. Марочник сталей и сплавов. Под ред. В.Г. Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989 г. - 640 с.

. ОСТ 26-291-94. Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия. Москва: НПО ОБТ, 1994 г.

. Ханапетов М.В. Сварка конструкций с дополнительной порошкообразной присадкой. - М.: Стройиздат, 1992. - 192 с.

. Довженко В.А., Васильев В.Г., Малевский Ю.Б. Кинетика превращения аустенита в стали 09Г2С под воздействием термического цикла сварки. // Автоматическая сварка. - 1984. - №9. - С. 20-23.

. ГОСТ 9087-81. Флюсы сварочные плавленые. Технические условия. - М.: Издательство стандартов, 1988.

. ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. Технические условия. - М.: Издательство стандартов, 1983.

. Петров Г.Л., Тумарев А.С. Теория сварочных процессов. Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1977.

. Волченко В.Н. Контроль качества сварных конструкций. Учебник для техникумов. - М.: Машиностроение, 1986. - 512 с, ил.

. Браткова О.Н. Источники питания сварочной дуги. Учебник для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1982. - 182 с., ил.

. Гитлевич А.Д., Этингоф Л.А. Механизация и автоматизация сварочного производства. М.: Машиностроение, 1979. - 280 с.

. Организация и планирование производства на сборочно-сварочном участке. Методические указания. Новочеркасск, НПИ, 1986.

. Нормы технологического проектирования сварочных цехов

. Методика прогнозирования и оценки химической обстановки. Методическое пособие. Волгодонск, ВИ ЮРГТУ, 2004.

. Безопасность производственных процессов. Справочник. Под ред. Белова С.В.М.: Машиностроение, 1985. - 448 с., ил.

. Тимонин А.В. Основы конструирования и расчета химикотехнологического и природоохранного оборудования. Справочник. Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002. - 968 с.

Похожие работы на - Разработка задвижки

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!