Описание проектируемой сварочной конструкции, ее назначение и условия эксплуатации
Введение
Целью данного проекта является разработка технологии сварки корпуса насоса циркуляции кубового продукта. Конструкция является ответственной, поэтому при ее изготовлении применяются только материалы высокого качества. Необходимо выбрать такой способ сварки и сварочные материалы, которые бы обеспечили требуемые свойства сварного соединения. Технический процесс в промышленности, неразрывно связан с постоянным совершенствованием сварочного производства.
Создание новых способов сварки вносит существенные изменения в технологические процессы различных отраслей промышленности.
Современные источники нагрева легко расплавляют различные металлы, что обеспечивает возможность получения неразъемных соединений практически из всех металлов и сплавов. Весьма знаменательным фактом является то, что сварочные процессы начинают применяться в медицине (ультразвуковая сварка биологических тканей).
Добиться высоких технико-экономических и эксплуатационных показателей при изготовлении сварных конструкций можно путем исключения ручных операций или сокращением их трудоемкости путем изменения способа и последовательности технологической обработки и т.д.
В машиностроении, приборостроении для достижения экономической выгоды, высокой производительности и качества свариваемых изделий сегодня широко используется механизация и автоматизация операций по сборке, сварке, контролю изделия, при многовариантности технологических решений.
Одной из задач данного дипломного проекта является разработка и обоснование технологического процесса сварки «конуса верхнего» с оценкой его технологичности. Все эти задачи обеспечивают основную цель дипломного проекта – совершенствование сварочного производства применительно к изготовлению «корпуса насоса циркуляции кубового продукта» и проектирования сварочного участка.
Технологический раздел
Описание проектируемой сварочной конструкции, ее назначение и условия эксплуатации
Аппарат предназначен для фильтрации кубового продукта поступающего из насоса. Аппарат подлежит ведению в органах федеральной службы по экологическому, техническому и атомному надзору России. Основной материал корпуса - сталь-15Х5М ГОСТ 20072-74, фильтрующий элемент – сталь 08Х18Н10Т ГОСТ 7350. Жесткие условия эксплуатации.
Корпус насоса циркуляции кубового продукта (представлен на рисунке 1.1.1) состоит из трех позиций:
Рисунок 1.1.1 – Фильтр насоса циркуляции кубового продукта
-Крышка
Рисунок 1.1.2- Крышка 2-800-4.0
- Корпус
Рисунок 1.1.3- Корпус
- Конус в сборе
Рисунок 1.1.4 – Конус в сборе
Позиция 1 крышка изготовленная из стали 15Х5М диаметром 800мм и толщиной металла 20мм. Крышка приваривается с фланцем L.M.F-450-300 стыковым соединением С21 ГОСТ 8713-79 автоматической сваркой под слоем флюса. Крышка с фланцем образуют одну позицию.
Позиция 2 фланец L.M.F-450-300.Материал сталь 15Х5М ГОСТ 13716-73.
Позиция 3 корпус обечайка диаметром 800мм изготовленная из стали 15Х5М сваренная продольным швом С29 ГОСТ 8713-79. Сварка производилась автоматической сваркой под слоем флюса. Так как это наиболее экономически выгодный и лучший способ сварки.
Позиция 3 фланец L.M.F-450-300.Материал сталь 15Х5М ГОСТ 13716-73.
Позиция 4 корпус обечайка диаметром 800мм изготовленная из стали 15Х5М сваренная продольным швом С29 ГОСТ 8713-79. Сварка производилась автоматической сваркой под слоем флюса. Так как это наиболее экономически выгодный и лучший способ сварки.
Позиция 5 конус изготовленная из стали 15Х5М ГОСТ 13716-73
Позиция 6 заглушка диаметром 533мм из стали 15Х5М ГОСТ 13716-73.
1.2 Анализ технических требований, предъявляемых к сварной конструкции
Перед разработчиками новых изделий ставится задача не только обеспечения требуемого технического уровня изделия, но и максимально возможного снижения затрат трудовых, материальных и энергетических ресурсов на его проектирование, изготовление, техническое обслуживание и ремонт. Величина затрат характеризуется рядом свойств изделия, которые в совокупности представляют собой технологичность конструкции изделия (ТКИ).
Для изготовления фильтра насоса циркуляции кубового продукта базовым материалом является низколегированная жаропрочная сталь 15Х5М ГОСТ 20072-74. Сталь мартенситного класса. Рекомендуемая температура применения до 600 °С ; Температура интенсивного окалинообразования 650 °С ; срок работы - более 10000 ч. Для нашей конструкции выбираем автоматическую сварку под слоем флюса ГОСТ 8713-79. Тип соединения стыковое со скосом одной кромки. Характером шва будет двусторонний шов.
Согласно ГОСТ 14.205-83 «Технологичность конструкции изделия есть совокупность свойств конструкции изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объёма выпуска и условий выполнения работ».
Единым критерием ТКИ является экономическая целесообразность изделия при заданном качестве и принятых условиях производства, эксплуатации и ремонта. Взаимосвязь конструкции изделия с технологией его изготовления обуславливает одну из наиболее сложных функций технической подготовки производства – отработку конструкции изделия на технологичность. Отработка конструкции изделия на технологичность заключается в придании конструкции такого комплекса свойств, при котором достигается повышение производительности труда при минимизированных затратах всех видов ресурсов при производстве, эксплуатации и ремонте изделия.
Важнейшим условием снижения затрат в сварочном производстве является выбор рационального варианта конструкции и принципиальной технологии её изготовления.
Анализ технологической рациональности конструкции в сварочном производстве должен проводиться с позиций следующих основных требований:
-требований к основному материалу с оценкой его свариваемости;
Основной материал конструкции должен обладать следующими свойствами: способностью деформироваться без трещин в холодном и горячем состоянии, высокими прочностными и пластическими свойствами, хорошей свариваемостью и прочностью. Длительная эксплуатация и хранение различных узлов и конструкций из этих сплавов показали высокую стабильность и надежность сварных соединений.
Для изготовления фильтра насоса циркуляции кубового продукта базовым материалом является низколегированная жаропрочная сталь 15Х5М ГОСТ 20072-74. Сталь мартенситного класса. Рекомендуемая температура применения до 600 градусов. Температура интенсивного окалинообразованифя 650 градусов. Срок работы более 12,5 года.
Позиция 1 свариваем с позицией 2 С29 ГОСТ 8716-79 стыковым сварным швов автоматической дуговой сваркой под слоем флюса.
Позиция 3 свариваем с позицией 4 С 21 ГОСТ 52464-80 стыковым соединением автоматической сваркой под слоем флюса. Потому что этот вид сварки наиболее экономически выгодный и лучший способ сварки.
Позиция 5 обвариваем кольцевым швов с позицией 6 стыковым соединением. Автоматической сваркой под слоем флюса.
1.3 Характеристика материала на изготовление сварной конструкции и оценка его свариваемости
Для конструкции корпуса насоса циркуляции кубового продукта выбираем низколегированную теплоустойчивую сталь 15Х5М. Сталь низколегированная жаропрочная отлично подходит для изготовления конструкций такого типа.
Правильность выбора материала является одним из основных вопросов при проектировании сварных конструкций, поскольку материал определяет работоспособность изделия, технологию его изготовления, стоимость изделия.
Сплав 15Х5М применяется для изготовления корпусов и внутренних элементов аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов и крекинговых труб, деталей насосов, задвижек, спецкрепежа, труб и других деталей, от которых требуется сопротивляемость окислению при температуре до +600 °С , деталей трубопроводов и трубопроводной арматуры (закалка на воздухе + отпуск при 400 °С , охлаждение на воздухе), печных и коммуникационных труб, применяемых в энергомашиностроении и тепловых сетях. Примечание Сталь мартенситного класса.
Температура интенсивного окалинообразования +650 °С.
Сталь такого типа применяют при изготовлении труб, задвижек, крепежей и других деталей, от которых требуется сопротивляемость окислению при температуре до 600—650 °С.;
Химический состав в % материала 15Х5М
ГОСТ 20072 - 74
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Mo | W | V | Ti | Cu |
| до 0.15 | до 0.5 | до 0.5 | до 0.6 | до 0.025 | до 0.03 | 4.5 - 6 | 0.45 - 0.6 | до 0.3 | до 0.05 | до 0.03 | до 0.2 |
Механические свойства при Т =20oС материала 15Х5М
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | - |
| Трубы горячедеформир., ГОСТ 550-75 | ||||||||
| Пруток, ГОСТ 20072-74 | Ø 90 | Отжиг 840 - 860oC,Охлаждение печь, | ||||||
| Лист толстый, ГОСТ 7350-77 | Отжиг 840 - 870oC,Охлаждение воздух, |
Корпус насоса циркуляции кубового продукта должен изготавливаться из теплоустойчивой стали. Материал должен быть стойким коррозии. Наша конструкция предназначена для фильтрации жидкости, поэтому она не должна подвергаться коррозии. Сталь 15Х5М является наиболее подходящей для нашей детали. В нашей стране используется сталь 15Х5М и её модификации 15Х5МФ и 12Х8ВФ Эти стали склонны к закалке, поэтому при их сварке в зоне термического влияния образуются малопластичные структуры, которые приводят к образованию околошовных трещин при сварке или в процессе эксплуатации сварного соединения. Чтобы исключить образование трещин и получить работоспособные сварные соединения, сварку технологических трубопроводов из хромомолибденовых сталей выполняют с подогревом и полученное сварное соединение подвергают термической обработке. Одна из уникальнейших марок сталей, применяемых для производства фланцев. Фланцы сталь 15Х5Мобладают пожалуй, самыми жаропрочными свойствами на сегодняшний день. Сталь жаропрочная низколегированная 15Х5М, применяется для производства фланцев, выдерживающих высокие рабочие температуры, и не меняющих своих эксплуатационных свойств. Способность противиться окислению, у фланцев из стали 15Х5М достигает температуры 600-650 С..