Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Ноября 2012 в 19:06, курсовая работа
В этой работе сделана попытка проанализировать физические основы и технологию ручной дуговой сварки, систематизировать рассредоточенные по различным источникам данные о схемах и принципах организации производства работ при использовании этого метода, сравнить теоретический материал с практическим, полученным за время работы на строительстве (производственной практики) трех различных трубопроводоводных систем, а также постараться дать рекомендации по возможному усовершенствованию технологии, выводы о целесообразности и перспективах дальнейшего применения ручной дуговой сварки при сооружении объектов магистрального транспорта нефти и газа.
Оглавление 4
Введение 7
1.Элементы теории сварочных процессов 11
1.1 Сварка как способ получения монолитных соединений 11
1.1.1 Понятие сварки 11
1.1.2 Механизм образования монолитного соединения 11
1.1.3 Образование монолитного соединения при сварке плавлением 13
1.1.4 Образование монолитного соединения при сварке давлением 14
1.2 Классификация сварочных процессов 16
1.2.1 Признаки классификации 16
1.2.2 Классификация сварочных процессов по физическим признакам 17
1.2.3 Классификация методов сварки магистральных трубопроводов 18
1.2.3.1 Сущность метода ручной дуговой сварки 19
1.2.3.2 Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса 20
1.2.3.3 Автоматическая дуговая сварка в среде защитных газов 21
1.2.3.4 Автоматическая сварка неповоротных стыков порошковой проволокой с принудительным формированием шва 22
1.2.3.5 Электроконтактная сварка оплавлением 23
1.3 Физическо-металлургические явления при дуговой сварке плавящимся электродом 24
1.3.1 Физика сварочной дуги 24
1.3.1.1 Природа, строение и область существования сварочной дуги 24
1.3.1.2 Строение сварочной дуги и ее вольтамперная характеристика 25
1.3.1.3 Элементарные процессы в плазме дуги. Ионизация и деионизационные процессы в дуге 27
1.3.1.4 Термодинамическая характеристика плазмы. Понятие эффективного потенциала ионизации 30
1.3.1.5 Явления переноса, баланс энергии и температура в столбе дуги 31
1.3.1.6 Приэлектродные области дугового разряда 33
1.3.1.6.1 Эмиссионные процессы в катодной зоне. Виды электронной эмиссии 33
1.3.1.6.2 Физические явления в приэлектродных областях 34
1.3.1.6.3 Краткая характеристика приэлектродных зон 35
1.3.1.7 Элементы магнитогидродинамики сварочной дуги 37
1.3.1.7.1 Электромагнитные силы в дуге 37
1.3.1.7.2 Магнитное дутье. Влияние ферромагнитных масс 38
1.3.1.7.3 Влияние на дугу внешнего магнитного поля 39
1.3.1.8 Перенос металла в сварочной дуге 41
1.3.1.9 Краткая характеристика сварочных дуг с плавящимся электродом 43
1.3.2 Металлургические процессы при сварке 44
1.3.2.1 Процессы окисления металла шва 44
1.3.2.2 Раскисление металла сварочной ванны 46
1.3.2.3 Защита металла сварочной ванны от воздействия атмосферы 47
1.3.2.4 Покрытие электродов, его компоненты и их функции 48
1.3.2.5 Металлургические процессы при РДС покрытыми электродами 49
1.3.2.6 Особенности металлургических процессов при сварке электродами с покрытием основного и целлюлозного вида 50
1.3.2.7 Способы легирования металла шва 51
1.3.2.8 Вредные примеси при сварке и их влияние на качество металла шва 52
1.3.3 Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке 54
1.3.3.1 Термодеформационные процессы при сварке 55
1.3.3.1.1 Понятие о сварочных деформациях и напряжениях 55
1.3.3.1.2 Методы определения остаточных деформаций и напряжений 58
1.3.3.1.3 Типичные поля остаточных напряжений при сварке многослойных швов 59
1.3.3.2 Образование сварных соединений и формирование первичной структуры металла шва 60
1.3.3.2.1 Понятие свариваемости 60
1.3.3.2.2 Общие положения теории кристаллизации 62
1.3.3.2.3 Особенности кристаллизации и формирования первичной структуры металла шва 67
1.3.3.2.4 Химическая неоднородность сварного соединения и ее виды 68
1.3.3.2.5 Характер изменения прочности и пластичности металлов и сплавов в области высоких температур при сварке 71
1.3.3.2.6 Горячие трещины при сварке 73
1.3.3.3 Превращения в металлах при сварке 78
1.3.3.3.1 Характерные зоны сварных соединений 78
1.3.3.3.2 Виды превращений в металле сварных соединений 80
1.3.3.3.2.1.Фазовые превращения. Кинетика диффузионного превращения 80
1.3.3.3.2.2 Кинетика мартенситного превращения 83
1.3.3.3.3 Фазовые и структурные превращения при сварке сталей. Превращения в основном металле при нагреве 84
1.3.3.3.4 Превращения в шве и основном металле при охлаждении 88
1.3.3.3.5 Способы регулирования структуры сварных соединений 92
1.3.3.3.6 Холодные трещины при сварке 93
2 Особенности технологии ручной дуговой сварки неповоротных стыков 97
2.1 Сварочные электроды 97
2.1.1 Классификация сварочных электродов 97
2.1.2 Условное обозначение сварочных электродов 99
2.1.3 Краткая характеристика материалов покрытия и стержня электродов 100
2.2 Сварные соединения и швы 103
2.2.1 Сварные соединения и швы. Виды швов и их геометрические характеристики 103
2.2.2 Конструкция шва. Назначение и технология сварки отдельных его слоев 105
2.3 Этапы разработки технологии РДС 109
2.3.1 Подготовка кромок труб 109
2.3.2 Выбор электродов 110
2.3.3 Сварочный ток 112
2.3.4 Выбор конструкции шва 114
2.3.5 Определение скорости сварки 116
2.4 Подготовительные операции 117
2.4.1 Очистка полости, осмотр, ремонт и зачистка кромок труб 117
2.4.2 Сборка стыка 118
2.4.3 Предварительный подогрев 121
2.5 Схемы и методы производства сварочно-монтажных работ 124
2.6 Особенности технологии сварки трубопроводов из различных видов стали 127
2.6.1 Сварка трубопроводов из сталей повышенной и высокой прочности 127
2.6.2 Сварка термически уплотненных сталей 128
3 Патентные изыскания 130
Заключение 132
Список литературы 136
Приложения 139
Зависимость качества выполнения работ от субъективных причин имеет место при любом виде работ, выполняемом вручную. Сварка не является исключением из правил. Только профессионалы высокого уровня могут ограничить влияние различных непроизводственных (проще говоря, житейских) или околопроизводственных факторов на свою работу. В основном же, различные обстоятельства могут значительно ухудшить качество ведения работ и вызвать снижение производительности. Главным образом, сказывается влияние четкого или нечеткого обслуживания и жизнеобеспечения членов сварочной бригады. Таким образом, правильная организация производства и обеспечение непроизводственной сферы – весьма действенный способ снижения влияния «человеческого фактора»
С целью повышения эффективности и качества проведения работ рекомендуется применение новейших технических средств оснастки, некоторые из которых приведены в данной работе в разделе патентных изысканий. Подобные меры особенно эфективны при ручной дуговой сварке, поскольку значительное влияние на качество работ и производительность труда сварщиков оказывают эргономические факторы. Использование различных технических новинок может снизить утомляемость сварщиков, улучшить условия их труда и т.п.
Анализ нормативной документаци
Существенного прироста скорости и качества выполнения работ можно достичь применением автоматических методов сварочно-монтажных работ, однако использование их, особенно в современных условиях в России, должно быть обосновано. С развитием страны экономики страны автоматические методы сварки несомненно получат большее распространение, нежели в настоящее время.
С учетом вопроса физико-механических и эксплуатационных свойств сварного соединения наиболее предпочтительными являются методы сварки, при которых минимальны тепловложения. Этого можно достичь большой концентрированностью источника теплоты. Ручная дуговая сварка с этой точки зрения находится на весьма невыгодных позициях, опережая только лишь устаревшую газовую сварку. Наиболее эффективными являются лазерная сварка и сварка электронным лучем. Однако оборудование для реализации подобных методов на практике пока является весьма сложным, поэтому более перспективны с позиции сегодняшнего дня дуговые методы сварки.
Для сварки поворотных стыков уже сейчас очень широко применяется автоматическая сварка под слоем флюса (она была использована и в этом проекте). Наиболее перспективным методом сварки неповоротных стыков сейчас является автоматическая электродуговая сварка в среде защитных газов (ее принцип реализован в оборудовании фирмы CRC-Evans, также применявшемся при сооружении одного из участков нефтепровода Суходольная – Родионовская.).
Вполне можно ожидать широкого использования автоматической электродуговой сварки с принудительным формированием шва. В советское время принцип ее был реализован при создании комплексов оборудования «Стык-1» и «Стык-2». Возрождение этой технологии скорее всего будет связано с использованием порошковой проволоки фирмы «Lincoln Electric».
Довольно неопределенным и туманным
является положение дел с электроконтакт
1) восстановления старого или строительство нового оборудования, что экономически весьма трудно (для сравнения можно сказать, что стоимость в советское время трубосварочной базы БТС-142В составляла порядка 150 тыс. рублей, стоимость же комплекса «Север-1» – более миллиона рублей);
2) «доработка» этого оборудования, т.е. устранение наиболее серьезных недостатков комплекса, которые могут быть выявлены только в процессе его эксплуатации.
С учетом этих фактов и в ситуации, когда существует множество других технологий, не требующих таких капитальных вложений, можно предположить, что «реанимации» метода не произойдет и он не получит распространения.
Вытеснение ручной дуговой и внедрение автоматических методов для сварки неповоротных кольцевых стыков магистральных трубопроводов является всего лишь вопросом времени. Однако полного исчезновения РДС ожидать вряд ли приходится, поскольку она незаменима при специальных сварочных работах, и даже в свете развития перспективных методов сварочно-монтажных работ, ручная дуговая сварка будет являться основной в ближайшие годы в трубопроводном строительстве России.
1. В.Н.Волченко, В.М.Ямпольский, В.А.Винокуров, под ред. В.В.Фролова. Теория сварочных процессов.- М.: Высшая школа, 1988.- 559 с.
2. В.Л.Березин, А.Ф.Суворов.
3. К.И.Зайцев, И.А.Шмелева. Сварка магистральных, промысловых трубопроводов и резервуаров.- М.: Недра, 1985.- 231с.
4. СНИП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы.- М.: Минстрой, 1997
5. ВСН 006-89. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Сварка.- М.: Миннефтегазстрой, 1990
6. СНИП III-42-80*. Магистральные трубопроводы.- М.: Минстрой, 1997
7. Акулов А. И., Бельчук Т. А.,
Демянцевич В. П. Технология
и оборудование сварки
8. Афанасьев В. А., Бобрицкий Н. В. Сооружение резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. М., Недра, 1981.
9. Багрянский К. В., Добротина 3. А., Хренов К. К- Теория сварочных процессов. Киев, Вища школа, 1976.
10. Бродский А. Я., Евстратов Г. И., Фридман А. М. Сварка арматуры железобетонных конструкций на строительной площадке. М., Стройиздат, 1978.
11. Евсеев Г. Б., Глизманенко Д.
Л. Оборудование и технология
газоплазменной обработки
12. Контроль качества сварки. Под ред. В. Н. Волченко. М., Машиностроение, 1975.
13. Лифшиц В. С., Литвинчук М, Д. Прессовые методы сварки магистральных и промысловых трубопроводов. М., Недра, 1970.
14. Николаев Г. А., Куркин. С. А.,
Винокуров В. А. Расчет, проектирование
и изготовление сварных констру
15. Патон Б. Е., Лебедев В. К.
Электрооборудование для
15. Петров Г. Л., Тумарев А. С.
Теория сварочных процессов. М.
16. Походня И. К-, Суптель А. М., Шлепаков В. Н. Сварка порошковой проволокой. Киев, Наукова думка, 1972.
17. Потапьевский А. Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М., Машиностроение, 1974.
18. Румянцев С. В., Добромыслов
В. А., Борисов О. И. Типовые
методики радиационной
19. Свиридова Т. А., Привалов Ю.
А. Монтаж шаровых резервуаров.
20. Современные способы сварки
магистральных трубопроводов
21. Суворов А. Ф., Лялин К. В.
Сооружение крупных
22. Таран В. Д. Сварка
23. Теоретические основы сварки. Под ред. В. В. Фролова. М., Высшая школа, 1970.
24. Технология и оборудование контактной сварки/ Б. Д. Орлов, Ю. В. Дмитриев, А. А. Чакалев и др. М., Машиностроение, 1975.
25. Технология и оборудование
сварки плавлением/Г. Д.
26. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. Б. Е. Патона. М., Машиностроение, 1974.
27. Антикайн П. А., Зыков А. К.
Изготовление объектом
28. Блинов А. Н., Лялин, К.. В. Организация и производство сварочно-монтажных работ. М., Стройиздат, 1982.
29. Гаген Ю. Г., Воробьев Н. А.
Сварка магистральных
30. Зайцев К. Я., Шмелева И. А.
Справочник по сварочно-
31. Зиневич А. М., Прокофьев В.
И., Ментюков В. П. Технология
и организация строительства
магистральных трубопроводов
32. Ольшанский Н. А., Шейкин М. 3., Аль-Ради С. X. Перспективы применения электронно-лучевой сварки при строительстве магистральных трубопроводов. — В сб. «Технология сварки магистральных трубопроводов дуговым методами». М., изд. ВНИИСТ, 1982.
33. Отечественный трубопроводный транспорт /Б. Е. Щербина, Ю. И. Боксерман, В. А. Динков и др. М., Недра, 1981.
34. Автоматическая сварка
35. Александров А. Г., Заруба И.И., Пиньковский И.В. Эксплуатация сварочного оборудовании. Киев, Будивельник, 1982.
36. Браткова О.Н. Источники
37. Дуговая сварка стальных
38. Перунов Б.В., Кушнаренко В.М.,
Пауль А,И. Качество и
39. Сидлин З.А., Тарлинский В.Д. Современные типы покрытых электродов и их применение для дуговой сварки сталей. М., Машиностроение, 1984.
40. Схемы комплексной механизации по строительству промысловых трубопроводов Р 532-84, М., изд. ВНИИСТ, 1984.
41. Тарлинский В.Д., Рогова Е.М. Сварочно-монтажные работы при сооружении компрессорных и насосных станций. М., Недра, 1985.
42. Тарлинский В.Д., Михайлицын С.В.
Оценка эффективности
43. Технология и организация
перевозки, погрузки, разгрузки и
складирования труб больших
44. Шейнкин М.З. Повышение