Материал: Технологический процесс изготовления штуцера 20-150

Технологический процесс изготовления штуцера 20-150

Содержание

Введение

1. Описание изделия и условий его эксплуатации

2. Анализ конструкции изделия на технологичность

2.1 Общие сведения

2.2 Обоснование выбора материала штуцера 20-150 и его характеристики

2.3 Оценка свариваемости материала штуцера 20-150

2.4 Анализ характера конструкции изделия и выбор неразъемных соединений

2.5 Анализ точности изготовления конструкции, характера остаточных сварочных напряжений и деформации, способов их уменьшения

2.6 Вывод по разделу

3. Разработка технологического процесса изготовления штуцера 20-150

3.1 Выбор способов получения неразъемных соединений

3.1.1 Автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с присадочной проволокой

3.1.2 Аргонодуговая сварка плавящимся электродом

3.2 Разработка вариантов маршрутного технологического процесса

3.3 Выбор и расчет режимов сварки

3.4 Выбор оборудования и вспомогательных материалов

3.4.1 Автоматическая дуговая сварка неплавящимся электродом с присадочной проволокой

3.4.2 Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом

3.5 Выводы по разделу

4. Разработка технического предложения на проектирование технологического оснащения

4.1 Техническое задание на проектирование технологического оснащения

4.2 Назначение и область применения технологического оснащения

4.3 Описание и обоснование выбранной конструкции технологического оснащения

4.3.1 Описание аналогов и прототипа

4.4 Работоспособность, надежность и ремонтопригодность конструкции технологического оснащения

4.5 Ожидаемые технико-экономические показатели

4.6 Уровень стандартизации и унификации

4.7 Выводы по разделу

5. Разработка технологического оснащения

5.1 Описание технологического оснащения и принципа его работы

5.2 Расчет силы для прижатия изделий

5.3 Расчёт усилия на штоке и усилия разжатия деталей

5.4 Расчет штока пневмопривода поджатия

5.5 Расчет размеров пневмопривода

5.5 Расчет толщины стенки пневмоцилиндра

5.6 Определение времени срабатывания пневмоцилиндра

5.7 Определение частоты вращения планшайбы вращателя

5.8 Вывод по разделу

6. Экономическая эффективность конструкторско-технологических разработок

6.1 Затраты на годовую программу выпуска

6.2 Затраты на производство единицы изделия

6.2.1 Затраты на основные материалы

6.2.2 Затраты на вспомогательные материалы

6.2.3 Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования и технологического оснащения

6.2.4 Затраты на технологическую оснастку

6.2.5 Затраты на электроэнергию

6.2.6 Затраты на заработную плату основных производственных рабочих

6.2.7 Определение капитальных вложений по сравниваемым вариантам

6.3 Определение экономической целесообразности внедрения проектных технических решений

6.4 Определение экономической целесообразности предлагаемого технологического процесса

6.5 Определение критического объема производства

7.3.2 Обеспечение необходимого воздухообмена

Введение

Механизация и автоматизация сварочного производства является важнейшим средством повышения производительности труда, повышения качества сварных изделий и улучшений условий труда.

В настоящее время особое внимание уделяется ускорению замены и модернизации, морально устаревших машин и агрегатов, наращиванию объемов выпуска специализированного сварочного и вспомогательного оборудования общего назначения, создание новых технологических процессов и прогрессивных средств малой механизации, которые бы в сочетании с основным сварочным оборудованием обеспечили комплексную механизацию производственного процесса, повышение производительности.

Проводимая за последнее время в условиях многономенклатурного производства широкая механизация вспомогательных операций с заменой ручного труда машинным стала возможна на базе применения двух современных принципов конструировании:

-       создания переналаживаемой оснастки с индивидуальным механизированным приводом (пневматическим, гидравлическим, гидромеханическим);

-       создания универсальных силовых приводов.

Наряду с этим в единичном и мелкосерийном производстве широкое применение получила система универсально сборочных приспособлений, основанная на принципе агрегатирования - многократного использования определенной совокупности стандартных деталей и узлов, из которых в течение нескольких часов компонуются разнообразные приспособления.

Создание и внедрение переналаживаемых технических средств снижает затраты и время на подготовку производства в 3-5 раз, что способствует быстрому вводу в строй новых промышленных образцов машин, позволяющая экономить металл.

штуцер неразъемное соединение сварочный

Целью дипломного проекта является совершенствование сварочного производства применительно к сварной конструкции штуцера 20-150.

Профилизация "Оборудование и технология сварочного производства" определяет следующий перечень задач выпускной работы:

-       целевой поиск и анализ информационных материалов;

-       технико-экономический анализ одной из стадий производства сварного штуцера 20-150;

-       разработка технически и экономически обоснованного варианта модернизации реального технологического процесса сварочного производства;

-       проектирование конструкции модернизированного технологического оснащения.

В дипломной работе совершенствуется технологический процесс изготовления сварного штуцера 20-150 с упором на большую степень механизации.

1. Описание изделия и условий его эксплуатации

Штуцер 20 - 150 (рисунок 1.1) является элементом колонны сепарации ANC P-T-250. Штуцер представляет собой конструкцию, состоящую из 4 деталей.

- донышко; 2 - патрубок; 3 - патрубок; 4 - фланец.

Рисунок 1.1 - штуцер 20 - 150

После изготовления штуцера он устанавливается и приваривается к корпусу колонны затем проводится контроль качества приварки штуцера к корпусу. При монтаже колонны на месте у заказчика ответный фланец убирается, вставляется термодатчик в гильзу штуцера. В процессе эксплуатации за счёт теплового воздействия на датчик определяется температура в аппарате.

Условия эксплуатации должны соответствовать требованиям ПБ 03-584-03 "Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением".

Условия работы:

1.      Давление рабочее, не более, МПа ………………… 0,5;

2.      Интервал рабочих температур, °С…………..……. от - 32 до +153;

.        Сейсмичность по СНиП II-7-81, не более, баллов...6;

Заготовки всех деталей получают с помощью термической резки и токарной обработки. Патрубки изготавливаются из труб соответствующего размера ГОСТ 9941-81, фланец из поковки нержавеющей стали 08Х18Н10Т ГОСТ 25054-81, донышко из круга Ç 30 мм ГОСТ 2590-88.

Кольцевые швы получают односторонней ручной сваркой неплавящимся электродом в среде Ar.

2. Анализ конструкции изделия на технологичность

2.1 Общие сведения

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".

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 проводится с позиций следующих основных требований:

-       требований к основному материалу с оценкой его свариваемости;

-       требований к характеру конструкции;

-       требований к способу получения неразъемных соединений;

-       требований к сварным соединениям;

-       требований к точности изготовления изделия и величине остаточных сварочных напряжений и деформаций. /1/

2.2 Обоснование выбора материала штуцера 20-150 и его характеристики

Выбор материала является одним из основных вопросов при проектировании сварных конструкций, так как материал определяет работоспособность изделия, технологию его изготовления и стоимость.

Материалы для изготовления сосудов и аппаратов работающих под давлением устанавливаются согласно ГОСТ Р 52630-2006 "Сосуды и аппараты стальные сварные" на основании требуемых эксплуатационных и технологических требований.

Материал выбирается исходя из трех условий: соответствия материала условиям эксплуатации изделия, свариваемости и стоимости материала.

Штуцер эксплуатируется в среде различных растворителей а также их паров, которые являются коррозионными. Температура эксплуатации изделия от - 32 до +153 °С.

Материал должен:

работать при высоких температурах в течение заданного периода времени в условиях сложнонапряженного состояния

иметь коррозионную стойкость

обладать жаростойкостью и стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при различных температурах

иметь высокие механические характеристики

возможность использования при отрицательных температурах

обладать хорошими технологическими свойствами

С учетом вышеназванных требований, для изготовления штуцера 20-150, необходимо назначить коррозионностойкую группу сталей и сплавов ГОСТ 5632 - 72.

Условиями жаростойкости и коррозионной стойкости отвечают однофазные стали ферритного класса на основе системы Fe-Cr, аустенитные хромоникелевые стали и сплавы на основе Fe-Ni и Ni.

Стали ферритного класса (типа 15Х25Т, 12Х25 и другие) находят применение для изготовления труб теплообменной аппаратуры, работающей в агрессивных средах. По сопротивляемости коррозии ферритные стали не уступают Сr-Ni аустенитным сталям, превосходят их по стойкости к коррозионному растрескиванию. Однако они имеют свои существенные недостатки: весьма частые случаи хрупкого разрушения конструкции как в процессе изготовления, так и в процессе эксплуатации. Особенностью высокохромистых сталей ферритного класса является их склонность к дополнительному резкому охрупчиванию под действием сварочного нагрева.

Ударная вязкость и пластичность металла в зоне термического влияния сварного соединения приближается к нулю. Это связано со склонностью ферритных сталей к росту зерна в околошовной зоне и образованию по границам зерен хрупких карбонитридных фаз. Исходя из вышесказанного использование сталей ферритного класса для изготовления сварного штуцера 20-150 не целесообразно.

Хромоникелевые стали аустенитного класса находят применение для изготовления деталей трубопроводов, сварной аппаратуры, работающей в агрессивных средах.

Рассмотрим коррозионностойких сталей аустенитного класса, например таких:

Х18Н10Т

Х18Н10Т

Х18Н12Т

Существующие аустенитные высоколегированные стали и сплавы различают по содержанию основных легирующих элементов - хрома и никеля и по составу основы сплава. Высоколегированными аустенитными сталями считают сплавы на основе железа, легированные различными элементами в количестве до 55%, в которых содержание основных легирующих элементов - хрома и никеля обычно нe выше 15 и 7% соответственно. К аустенитным сплавам относят железоникелевые сплавы с содержанием железа и никеля более 65% при отношении никеля к железу 1: 1,5 и никелевые сплавы с содержанием никеля не менее 55%.

Аустенитные стали и сплавы классифицируют по системе легирования, структурному классу, свойствам и служебному назначению. Высоколегированные стали и сплавы являются важнейшими материалами, широко применяемыми в химическом, нефтяном, энергетическом машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления конструкций, работающих в широком диапазоне температур. Благодаря высоким механическим свойствам при отрицательных температурах высоколегированные стали и сплавы применяют в ряде случаев и как хладостойкие. Соответствующий подбор легирующих элементов определяет свойства и основное служебное назначение этих сталей и сплавов. Характерным отличием коррозионно-стойких сталей является пониженное содержание углерода (не более 0,12%). При соответствующем легировании и термической обработке стали обладают высокой коррозионной стойкостью при 20°С и повышенной температуре как в газовой среде, так и в водных растворах кислот, щелочей.

По системе легирования аустенитные стали делятся на два основных типа: хромоникелевые и хромомарганцевые.

В зависимости от основной структуры, получаемой при охлаждении на воздухе, различают следующие классы аустенитных сталей: аустенитно-мартенситные, аустенитно-ферритные, аустенитные.

После соответствующей термической обработки высоколегированные стали и сплавы обладают высокими прочностными и пластическими свойствами.

В отличие от углеродистых эти стали при закалке приобретают повышенные пластические свойства. Структуры высоколегированных сталей разнообразны и зависят не только от их состава, но и от режимов термической обработки, степени пластической деформации и других факторов. При легировании стали свыше 6% Ni, он резко облагораживает электрохимический потенциал, а также, являясь

прочным, высокопластичным металлом, обладает высокой коррозионной стойкостью, повышенными механическими свойствами и высокой температурой плавления (Тпл=1452…1455°С). Применение никеля, несмотря на его высокую стоимость и дефицитность, в качестве основного элемента, способствующего созданию устойчивой аустенитной структуры стали, связано с благоприятным его действием практически на все нержавеющие стали. Повышается коррозионная стойкость стали, пластичность и вязкость, улучшаются технологические свойства (способность к горячей и холодной деформации, свариваемость), снижается склонность к росту зерна. Одновременное присутствие свыше 12% Сr способствует проявлению защитных свойств окисной пленки, образующейся на поверхности металла, хром оказывает также определенное положительное влияние и на сдвиг в положительную сторону электрохимического потенциала стали. /3/

Введение хрома в стали и сплавы повышает их сопротивление к окислению при повышенных температурах, причем тем больше, чем выше его содержание в сплавах. Хром образует с углеродом ряд карбидов, которые в результате закалки и старения, упрочняют аустенитные стали, так как введение углерода в аустенитные стали, способствует стабилизации аустенита. В сталях этого типа, хром (до 18%) способствует получению структуры аустенита. Высокая коррозионная стойкость нержавеющих сталей во многих агрессивных средах, обеспечивается высоким содержанием хрома. Особенно высока их стойкость в атмосферных условиях. Все эти свойства хромоникелевых сталей на аустенитной основе и с соотношением содержания 18% Сr и 8% Ni позволяют использовать их в данных условиях.

В высоколегированных сталях на аустенитной основе может быть достигнуто сочетание особых свойств: жаропрочности, коррозионностойкости, хладостойкости и высокой прочности, значительно превышающих по своим показателям аналогичные характеристики низко - и среднелегированных сталей, а также высоколегированных хромистых. Такая особенность свойств связана прежде всего с особенностями аустенитной основы, а также со свойствами низкоуглеродистого "никелевого” мартенсита.

Для наглядности механические свойства, свойства при низких температурах и жаропрочность сталей приведены соответственно в таблицах 2.1.1; 2.1.2 и 2.1.3.