Технология сборки и сварки автоклава

Таким образом, свариваемость  стали 09Г2С удовлетворительная.

1.2 Оценка технологичности изделия с точки зрения заготовительных и сборочных операций

Технологичность конструкции. Понятие технологичности конструкции изделия предусматривает такую конструкцию, которая кроме служебного назначения обеспечивает качество изделия, минимальную трудоёмкость изготовления, металлоёмкость и себестоимость, а также возможность автоматизации процессов сборки, транспортирования собираемых деталей. Технологичность конструкции изделия – важнейшая техническая основа в создании надёжного сборочного оборудования с минимальными затратами на изготовление и высокими технико-экономическими показателями.

Детали автоклава изготавливаются из заготовок простой формы, получение которых не требует применения сложной оснастки и специализированного оборудования. Заготовки сложной конфигурации (днища, крышки, фланцы) вырезаются из листового проката термической резкой на газорезательных машинах с ЧПУ.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что автоклав с точки зрения заготовительных и сборочных операций является технологичным изделием.

1.3 Оценка технологичности изделия с точки зрения получения сварных соединений

Понятие технологичности конструкции  изделия предусматривает такую  конструкцию, которая кроме служебного назначения обеспечивает качество изделия, минимальную трудоёмкость изготовления, металлоёмкость и себестоимость, а также возможность автоматизации процессов сборки, транспортирования собираемых деталей. Технологичность конструкции изделия – важнейшая техническая основа в создании надёжного сборочного оборудования с минимальными затратами на изготовление и высокими технико-экономическими показателями.

Как известно, наиболее удобными для  исполнения являются швы, находящиеся в нижнем положении. Большинство сварных соединений автоклава свариваются в нижнем положении, что обеспечивает высокую производительность труда и качество сварки. Сварка АСФ и РДС, использующиеся для получения сварных соединений конструкции, обеспечивают качество сварных соединений, удовлетворяющих  требованиям, предъявляемым к аппарату. Тем более автоматическая сварка под слоем флюса и РДС довольно просты в исполнении и доступны сварщикам с низкой квалификацией.

Анализируя вышесказанное, можно  сделать вывод о том, что изделие  с точки зрения получения сварных  соединений является технологичным  изделием.

1.4 Анализ недостатков базовой технологии изготовления автоклава

Автоклав состоит из 3 обечаек, которые имеют по два  продольных шва, двух днищ, 6 штуцеров, 4 фланцев, опоры.

Основным недостатком  технологии  изготовления изделия  является преобладающее использование  РДС, а также слишком большое  количество сварных швов, используемых при изготовлении аппарата.

Предлагается свести использование РДС до минимума, заменив  ее по возможности АСФ, тем самым, автоматизировав процесс сварки. Это привело к увеличению качества сварного шва, обеспечило высокую производительность сварки (повышение в 20 раз перед РДС). Так же это привело к экономии сварочных материалов (снизило потери на угар, разбрызгивание и огарки), привело к экономии электроэнергии при более полном использовании теплоты дуги (при АСФ, затраты на 30-40% ниже чем при РДС). Также это привело к улучшению условий труда обслуживающего персонала. В местах, недоступных для АСФ, использована импульсная РДС, которая имеет явные преимущества в сравнении с  обычной РДС.

 

2. Разработка технологии сборки и сварки автоклава

 

2.1. Разработка  принципиальной технологии  изготовления изделия

Учитывая недостатки принципиальной технологии изготовления автоклава, предлагается следующая технология изготовления данной  конструкции.

Технология изготовления штуцеров не рассматривается, так как они приходят к месту сборки в готовом виде.

Операции изготовления днищ:

• Термическая заготовка днищ диаметром 2400+-10 мм ; толщиной 10 мм (VERRINA);
• приварка проушин для перемещения заготовок (ВДУ-504);
• обработка давлением – штамповка (нагрев в печи Т=960^оС);
• термическая обработка:  отпуск (630±20^оС  2-3 часа);
• зачистка поверхности днища (шлейф-машина ИП 2014); изготовление  отверстия  под  патрубок;
• приварка трёх проушин для перемещения;
• сборка патрубка с разработанным устройством  для центрирования;
• застропить патрубок и установить в днище, совместив оси, выдержав зазор 2± ¹₂ прихватить РДС. Проконтролировать размер от фланца до днища (разность размеров не более 2 мм). Зачистить. Приварка патрубка к днищу (ВДУ-504);
• контроль УЗК, РГД.

 

Операции изготовления обечайки:

• термическая резка 6 заготовок (шириной 3770±10, длиной 1400±10. толщиной 10мм);
• зачистка (шлейф-машина);
• приварка проушин для транспортировки;
• механическая обработка (разделка кромок);
• вальцовка;
• сборка и контроль размеров под сварку;
• АСФ продольного шва за один проход с наружной стороны (обратный валик формируется на клеящейся снизу ленте с флюсом), зачистка, снятие шлака, разбрызганного металла;
• калибровка и контроль геометрии сварного шва;
• контроль УЗК, РГД.

Технологическая сборка обечайки и днищ.

Установить  на обечайку поз. 1 равномерно по длине  окружности направляющие 4 шт. с внутренней стороны, приварить РДС.  Установить по внутреннему периметру патрубки по 3 шт. на расстоянии 150мм. От каждого торца приварить РДС.

Установить в обечайки распорки (по 2 шт. на каждую), закрепить  в патрубках, выставить диаметр. Застропить обечайку 1 и поставить  на обечайку 2, совместив осевые риски, выдержать зазор 2±¹ /₂ мм., прихватить РДС снаружи (К=24-28), приварить изнутри скобы. Повторить с 3-ей обечайкой те же операции.

Поместить полукорпус на автомат ESAB (ВД–129). После выполнения сварки кольцевых швов произвести зачистку, срезку скоб, контроль УЗК. Повторив эти операции с обечайками 4, 5 и днищем, получим второй полукорпус.

После сварки полукорпуса  перемещаются на механический участок  для вырезки, сверления, растачивания и фрезерования отверстий под  патрубки. Далее производится приварка патрубков и внутрикорпусных  устройств иРДС.

Собрать два полукорпуса  путем  продольного перемещения приводной роликоопорой, совместив осевые риски, выдержать зазор в стыке 2±¹₂ мм. Прихватить РДС снаружи (К=24-28). Зачистить от шлака и брызг металла, установить скобы 4 шт. равномерно по периметру, приварить РДС, скобы срезать после перемещения на установку АСФ. Произвести сварку кольцевого шва, затем зачистку и контроль УЗК,РГД.

Установить в нижней части обечайки 3 шт. направляющие. Установить на днище серьгу. Застропить днище, собрать с корпусом, выдержав зазор 2±¹₂ мм. Прихватить РДС (24-28 шт. длиной по 20-30 мм.). Переместить на установку для АСФ, выполнить сварку замыкающего кольцевого шва за один проход снаружи. Зачисть шов, провести контроль УЗК, РГД.

Переместить корпус, установив на опоры. Приварить опоры РДС.

 

2.2. Общие требования  к изготовлению автоклава

 

1. Все поступившие  на сборку детали и сборочные  единицы должны иметь маркировку  и сопроводительную документацию, подтверждающую их приёмку службой  технического контроля. Способ маркировки  определяется НТД предприятия  изготовителя.

2. Сборку труб и  цилиндрических деталей для выполнения  кольцевых стыковых сварных соединений  следует проводить в соответствии  с  указателями НТД на сборочно-сварочном  оборудовании в приспособлениях,  обеспечивающих соосность деталей.

3. Для выполнения прихваток и приварки временных технологических креплений разрешается применять дуговую сварку покрытыми электродами УОНИИ 13/45А; УОНИИ 13/55.

4. Прихватки должны  выполнять сварщики, допущенные  к сварке соединения, на котором  проводится прихватка. Дефектные  прихватки должны быть удалены механической обработкой. Наложение прихваток в местах пересечения или сопряжения двух или нескольких подлежащих сварке соединений не допускается. Прихватка удаляется механическим способом. На деталях из углеродистых сталей допускается полное удаление креплений кислородной резкой  без углубления в основном металле с последующим шлифованием поверхностей деталей до удаления следов резки.

5. Если зазор между  подлежащими сварке кромками  собираемых деталей не удовлетворяет  установленным требованиям и конструкторской документацией не оговорены более жесткие требования, то допускают следующее: для деталей перлитного класса допускается применение присадочных материалов, используемых для заварки корневой части шва данного соединения.

6. Сборка на остающихся  подкладных элементах (кольцах) допускается для соединения труб и других цилиндрических элементов с номинальным наружным диаметром свыше 300 мм. Применение подкладных элементов с не заваренным поперечным разъёмом не допускается.

 

3. Общие требования к выполнению сборочных операций

 

Зазоры в стыках под  сварку устанавливаются в зависимости  от способа сварки и должны соответствовать  требованиям действующих чертежей и стандартов. При сборке обечайки допускают смещение стыкуемых кромок относительно друг друга не более:

1 мм – для S= 4…20 мм;

1,5 мм – для S= 20…50 мм;

2 мм – для S>50 мм.

Указанные величины стыкуемых  кромок разрешено получать путем подрезки и наплавки боковых поверхностей стыкуемых заготовок. Максимальная исходная величина смещения не должна превышать 20% толщины тонкого металла, но не более 15 мм. Кроме того, при подгонке стыкуемых кромок с использованием наплавки ее толщина должна быть не менее пятикратной толщины наплавки с плавным уменьшением к поверхности основного металла.

 Для обеспечения требуемых величин зазоров под сварку допускается подрезка и наплавка стыкуемых кромок листов. При сварке обечаек используют временные технологические крепления (скобы, упоры и т.д.), которые приваривают полуавтоматической сваркой в СО₂ или РДС. Временные технологические крепления должны быть изготовлены из стали той же марки, что и собираемые детали. Поверхность деталей в местах приварки креплений должна быть предварительно зачищена от масел, ржавчины, окалины. Швы приварки креплений должны располагаться на расстоянии не менее 30 мм от подлежащих сварке кромок. Расстояние между скобами варьируется от 500 до 550 мм. Временные технологические крепления удаляются кислородной или воздушно-дуговой резкой без углубления в основной металл с последующим шлифованием поверхности детали до удаления следов резки. При этом остающаяся часть крепления должна иметь высоту не менее 4 мм.

При необходимости кантовки сборочной единицы в процессе сборки, сварки и последующей транспортировки, применяют меры, обеспечивающие сохранение геометрических размеров и форм, заданных чертежами. Такими мерами являются установка дополнительных жесткостей, грузозахватных скоб и других временных технологических деталей.

 

2.4 Выбор методов и способов сварки

 

Исходя из  условий  работы данного аппарата, а также выбранного материала, сварку можно проводить следующими способами:

• Сварку продольного шва и кольцевых швов обечайки и днища – автоматической сваркой под флюсом, автоматической сваркой в СО₂;
• Сварку арматуры – автоматической сваркой в СО₂, РДС покрытыми электродами.

Рассмотрим преимущества и недостатки каждого метода.

Ручная дуговая  сварка (РДС)

Преимущества: простота и мобильность применяемого оборудования, возможность выполнения сварки в  различных пространственных положениях и местах недоступных для механизированных способов сварки.

Недостатки: трудоёмкий и малопроизводительный процесс, неоднородность шва, его низкое качество; производительность РДС ограничивается максимально  допустимой величиной сварочного тока для применяемых электродов. Высокий расход сварочных материалов. Тяжелые условия труда сварщика. Зависимость качества шва от квалификации сварщика.

Автоматическая сварка под флюсом (АСФ)

Преимущества: высокая  производительность сварки (повышение  в пять раз перед автоматической сваркой в СО₂ и в 20 раз перед РДС); высокое качество сварного шва, обеспечивает очень качественную защиту шва, хорошие условия для металлургической обработки металла шва; экономию сварочных материалов (снижение  потерь на угар, разбрызгивание и огарки, при автоматической сварке в СО₂ 10-15%, при РДС с 20-30%, при АСФ –2-5%); экономия  электроэнергии при более полном использовании теплоты дуги при АСФ, затраты на 30-40% ниже чем при РДС и на 20-10% при автоматической сварке в СО₂. Условия труда оператора АСФ лучше, чем у сварщика РДС.

Недостатки: ограниченная маневренность, сварка главным образом  в нижнем положении, отсутствие визуального  контроля; применение больших плотностей тока и большой объем сварочной  ванны может привести к росту  зерна. Интенсивное выделение газов и загрязнение атмосферы парами фтористых и хлористых соединений.

Автоматическая сварка в среде  СО₂

Преимущества: высокое  качество металла шва; более высокая  производительность, чем у РДС; вследствие высокой окислительной способности  защитной среды при сварке в СО₂ снижается вероятность образования пор, вызываемые азотом и водородом воздуха; сварка в практически любых пространственных положениях; сварка в СО₂ экономична (СО₂ не дорогой).