6. Термический цикл сварки и его основные параметры

6. Термический цикл сварки и его основные параметры
Термический цикл сварки характеризует изменение температурно-временных условий в произвольно взятой точке свар¬ного соединения. Изменение температуры во времени в данной точке сварного соединения представлено на рис. 2.6.
Основными параметрами термического цикла сварки явля¬ются:
• максимальная температура нагрева Ттах, °С;
• мгновенная скорость нагрева ws и охлаждения w0XЛ °C/c;
• длительность пребывания металла выше некоторой тем¬пературы Ti - tH, с: при нагреве (t') и при охлаждении (t").Значение температуры T может соответствовать температуре начала интенсивного роста зерна аустенита Тнир или критиче¬ской температуре А3.
• скорость охлаждения в интервале температур диффузион¬
ного превращения аустенита в интервале 800-500 °С (w8_), °C/c.
 
Рис. 2.6. Термический цикл сварки и его основные параметры
Пределы изменения параметров термических циклов до¬вольно значительны, что объясняется большим разнообразием толщин свариваемых металлов, видов сварных соединений, технологических вариантов сварочных процессов. В табл. 2.1 приведены значения основных параметров термических цик¬лов околошовного участка сварных соединений при однопро¬ходной дуговой и электрошлаковой сварке стыковых соедине-ний низколегированных сталей.




Значения основных параметров термических циклов различных способов сварки [18]

Способ сварки Тол-щина метал-ла, мм Погон¬ная энер-гия, кДж/см Скорость нагрева при 900 °С,
°С/с Длительность пребы¬вания выше 900 °С, с Скорость охлажде¬ния при 500 "С, °С/с

нагрев охлаждение

Вольфрамовым электродом в ар¬гоне без разделки кромок и зазора 1 0,8 1700 0,4 1,2 60
Ручная дуговая сварка 35 8,4 480 1 3 65
Автоматическая дуговая сварка (АДС) под слоем флюса 35 33,5 140 4 13 15
Электрошлако¬вая сварка (ЭШС) 40 500 10 45 140 1
Как видно, термические циклы более энергоемких процес¬сов сварки (например, электрошлаковой) характеризуются меньшими значениями скоростей нагрева и охлаждения ме¬талла и длительным временем пребывания его выше темпера¬туры Ас3.
Наибольшее влияние на изменение структуры и свойств со¬единений из перечисленных параметров термического цикла оказывает максимальная температура нагрева металла в дан¬ной точке сварного соединения. В зависимости от величины этого показателя в сварном соединении различают зоны:
• сварного соединения, максимальная температура нагревакоторой превышает температуру плавления для данной стали;
• термического влияния (ЗТВ), нагрев различных участковкоторой находится в интервале от температуры плавления до 200 °С.
В зависимости от изменения максимальной температуры нагрева определяется протяженность соответствующих участ¬ков ЗТВ (рис. 2.7).

 
Максимальная температура нагрева также оказывает ре¬шающее влияние на протекание в ЗТВ процессов растворения карбидной фазы, гомогенизации аустенита и роста его зерна. Чем выше значения Ттах, тем более интенсивно протекают указанные процессы.
Аналогичное влияние на фазовые и структурные превра¬щения в ЗТВ оказывает tH и особенно ее составляющая t'. Чем дольше металл находится в области высоких температур, осо¬бенно выше температуры интенсивного роста зерна, тем более полно растворяется карбидная фаза, больше конечный размер зерна аустенита и более однороден его химический состав пе¬ред распадом.
Скорость охлаждения w8_5 оказывает основное влияние на процессы распада аустенита при охлаждении. Регулируя w8_5i можно реализовать процесс распада аустенита в той или иной температурной области и за счет этого получить различный фазовый состав и дисперсность структуры. Чем выше скорость охлаждения, тем больше в структуре высокодисперсной фер-ритно-карбидной смеси, тем выше вероятность образования закалочных структур.
 
7. Строение зоны термического влияния сварного соединения.
 
пояснения к рисунку (в скобках – материал из лекций Стеклова):
1- зона сплавления. Наибольшие изменения химического состава, структурных свойств металла. Для перлитных сталей возможна подкалка и снижение пластичности, для аустенитных- появление горячих трещин (возможны холодные трещины, которые могут дальше развиваться по этому участку. Процессы коррозии на данном участке протекают более интенсивно)
2- участок перегрева. Полные структурные превращения. При больших тепловложениях происходит рост зерна аустенита, снижение ударной вязкости. Могут образоваться горячие и холодные трещины. (участок характеризуется крупным зерном и, как следствие неблагоприятной структурой и пониженными характеристиками, особенно по пластичности и сопротивлению хрупкому разрушению)
3- участок полной перекристаллизации. Для сталей с содержанием С> 0,3% возникают закалочные структуры, резко снижается пластичность участка.
4- зона частичной перекристаллизации. Для большинства сталей проблем на этом участке нет, для термически упрочненных сталей- разупрочнение.
5- зона высокотемпературного отпуска. Для аустенитных сталей возникает коррозионное разрушение. Для нержавеющих сталей в диапазоне температур 900-500 С происходит растрескивание соединений в хлоридах. (этот участок опасен для пластически упрочненных сталей- упрочнение снимается (происходит перестройка структуры))
6- зона низкотемпературного отпуска и механического влияния. За счет старения металла и его наклепа может наблюдаться снижение пластических свойств.
 

8. Понятие свариваемости сталей. Показатели.
Свариваемость- свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям обусловленным конструкцией или эксплуатацией изделий.
Физическая свариваемость- свойство материалов давать монолитное соединение с химической связью.
Технологическая свариваемость- характеристика металла, определяющая его реакцию на воздействие сварки и способность при этом образовывать сварное соединение с заданными эксплуатационными свойствами.
Свариваемость рассматривается как степень соответствия свойств сварных соединений одноименным свойствам основного металла или нормативным значениям свойств.
Поскольку количество показателей, характеризующих свойства основного металла, велико, то свариваемость является комплексной технологической характеристикой, включающие следующие показатели:
1. Реакция металла на термодеформационный цикл сварки. (Термический цикл –изменение температуры конкретной точки металла шва или зоны термического влияния во времени)
2. Сопротивляемость образованию горячих трещин
3. Сопротивляемость замедленному разрушению при сварке (холодные трещины)
4. Чувствительность к порообразованию (преимущественно для Al- сплавов)
5. Соответствие свойств сварного соединения заданным эксплуатационным свойствам.
Описано более 200 методов определения показателей свариваемости.
 

9. Связь химического состава сталей и свариваемости.
Первое представление о реакции стали на термический цикл сварки можно сделать пользуясь зависимостями между химическим составом и прокаливаемостью стали ( и ) или склонностью к образованию горячих или холодных трещин (таблица и ) :
1.С-эквивалент
 
 хорошая свариваемость
 удовлетворительная
 ограниченная
  плохая
2. Логарифм твердости
 
HV>350 – сталь закаливается, возможно образование холодных трещин
3. Показатели склонности к горячим трещинам:
Параметрическое уравнение Вид оценки Область применения
1. 
<4 - не склонна
Для сталей с  
<2 –не склонна Для сталей с
 
2.  
<10- стойкая 
>30 –склонная Микролегированные
стали
3.  
>6,0 – стойкая
<1,8-склонная Легированные стали
4.  
>1,5 при P+S=0,02-0,035-стойкая 

<1,5>0,02 склонная 
Аустенитные стали
5.  
L>0-склонная Аустенитно-ферритные стали

4. Показатель свариваемости (склонность к холодным трещинам)
 
 -
учитывает закалочную теорию образования холодных трещин
H- количество диффузионного водорода в металле шва -учитывает водородную теорию
Н=(0,64-0,93) мл/100г. 
S-толщина свариваемого материала, мм
Если , то холодные трещины в сварном шве не образуются.
Температура подогрева, предотвращающая возникновение холодных трещин:
 
 
10. Методы и технология транспортировки аппаратуры.
Технология изготовления аппаратуры тесно связана с ее транспортировкой до места монтажа. В зависимости от метода доставки корпуса можно изготовить в полносборном состоянии, по частям или из отдельных узлов.
3 основных вида перевозки:
• по шоссейным или грунтовым дорогам.
• Водным путем
• По ж/д дороге.
Министерства транспорта РФ. Федеральные агентства: Ространснадзор, Росавиация, Росавтодор, Росжелдор, Роскартография, Росморречфлот.
В сфере транспортировки водным путем Росморречфлот является законодателем, есть свод правил, который отвечает за те или иные виды перевозки.
Перевозка автомобильным транспортом. При массовых транспортировках на различном крупногабаритном оборудовании. Применяются прицепы, площадки грузоподъемностью: 40, 60, 120т.
(Пример: доставка от р.Камы до Нефтекамска ректификационной колонны m=256т, l=50м, и d=4,5м. Длина перевозки по грунтовой дороге 8 км, 5 поворотов с радиусом закругления 18-24м. В качестве колес-авиационные колеса, Белаз тащил и сопровождали трубоукладчики).
Транспортировка водным путем. Наиболее дешевый и удобный вид транспорта, который широко применяется для перевозки крупногабаритных и тяжеловесных аппаратов и конструкций. 
3 варианта: на палубе груз. судна, на барже, на плаву при помощи буксиров.
Фед. агентство разрешает перевозку водн. транспортом по магистральным водным путям аппараты d до 8 м и длиной до 50 м без ограничения массы. А буксировка на плаву , герметичные аппараты d до 10 м длиной до 100 м.
Перевозка ж/д транспортом. Наиболее дешевый вид перевозки. Перевозка негабаритных и тяжеловесных грузов наиболее сложный вид перевозок, требующих наличие специального подвижного состава, высококвалифицированного штата сотрудников, соблюдений правил перевозки крупногабаритных тяжеловесных грузов.
При перевозке ж/д транспортом возникло ограничение по массе изделия и его размеру. В этом случае возникают вопросы габаритности.
Вагон-платформа универсальная модель 13-4012.
Вагон-платформа предназначена для транспортировки по всей сети магистральных железных дорог колеи 1520 мм колесной и гусеничной техники, грузов в w ящичной упаковке, металлоконструкций, длинномерных и других грузов (как с равномерно распределенной, так и с сосредоточенной нагрузкой на пол), не требующих защиты от атмосферного воздействия.
Технические характеристики: грузоподъемность, т- 72; масса тары, т- 22;
Габаритные размеры, мм: длина по осям сцепления автосцепок- 14620, ширина -3150, высота -1820;Конструкционная скорость, км/ч: -120.
Платформа универсальная модели 13-926 Платформа предназначена для перевозки колесных и гусеничных машин, штучных • малых и длинномерных грузов в ящичной упаковке, различных крупнотоннажных контейнеров(сортиментов, пиломатериалов).
Технические характеристики: грузоподъемность - 73т; масса тары - 27т;
Конструкционная скорость, км/ч: - 120.
Железнодорожные транспортеры сочлененного типа модели 14-6057. Предназначен для перевозки турбогенераторов, трансформаторов, энергоблоков и другого крупногабаритного оборудования, а также для транспортировки транспортных упаковочных комплектов типа ТУК.13 по железным дорогам колеи 1520 мм в составе специального грузового поезда.
Технические характеристики: грузоподъемность – 240т; масса тары - 110; Число осей, шт. -16 База транспортера, мм: 25020; Конструкционная скорость, км/ч: - 100
Железнодорожный транспортер ТК-13М модели 14-9037 для транспортировки ТУК-13.
Специальные железнодорожные транспортеры грузоподъемностью до 240 тонн 14-9037 предназначены для перевозки турбогенераторов, трансформаторов, энергоблоков и другого крупногабаритного оборудования, а также для транспортировки транспортных упаковочных комплектов типа ТУК. 13 по железным дорогам колеи 1520 мм в составе специального грузового поезда.
Технические характеристики: Грузоподъемность – 126т; масса тары – 84т; Габаритные размеры, мм: длина по осям сцепления автосцепок- 25300, ширина -3200, Конструкционная скорость, км/ч: - 100 

11. Габаритность. Методы определения.
ГОСТ 9238 «Габарит приближения строений и подвижного состава ж/д дорог колеи 1520 мм»
Габарит С (строения):
Габарит приближения строений ж/д дорог – предельное, поперечное, перпендикулярное оси пути очертание, внутрь которого помимо подвижного состава не должны заходить никакие части сооружения и устройств.
Габарит Т (транспорта):
Предельное, поперечное, перпендикулярное оси пути очертания, в котором не выходя наружу должен помещаться установленный на прямом горизонтальном пути как в порожнем, так и в нагруженном состоянии не только новый подвижный состав, но и состав имеет нормированные допуски и износы.
Боковой габарит «А» определяется из формулы:
А=Д+2(С+К)
А – боковой расчетный габарит аппарата.
С – одно из значений С1, С2 
Д – наружний диаметр аппарата или окружности, описывающей аппарат по максимально выступающей части.
К – увеличение расчетного габарита за счет разбега и износа ходовых частей подвижного состава, учитывая где - длина базы, - длина вагона.
Максимальный диаметр рулона из условия транспортировки – 2,5 м.
 
Величины С1 и С2 определяются:
    



















































 
12. Составные элементы технологического процесса изготовления аппаратуры.
Процесс создания технологии изготовления должен начинаться уже на стадии проектирования и в этом случае требуется учитывать так называемую технологичность конструкции – создание таких оптимальных конструктивных форм, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивать надежную работу в пределах заданного ресурса, позволяющего изготовить изделия при min затратах материалов, труда и времени.
На стадии проектирования работу по улучшению технологичности обычно проводится в основном по 3-м направлениям:
1. экономия металла
2. снижение трудоемкости изготовления
3. экономия времени на изготовление
В процессе проектирования создания конструкции должны быть заложены такие методы сварки, которые учитывают свариваемость материала, тип сварного соединения, место выполнения операции в цехе или на месте монтажа, удобство выполнения сборочно-сварочных операций и последующую термообработку. 
Исходными для проектирования технологического процесса изготовления сварных конструкций является: чертежи изделия, технические условия, планируемая программа выпуска.
Чертежи изделия: Содержат данные о материале заготовок, их конфигурации, размерах, их конфигурации, размерах, типах сварочных соединений, т.е. те режимы, которые были приняты конструктором. Технолог не имеет права вносить изменения в чертежи, это может делать только конструктор.
Технические условия: технические условия на изготовления определенного типа конструкций содержат перечень требований, которые предъявляются к материалу, оборудованию и выполнению технологических и выполнению технологических и контрольных операций. Т.у. излагают опыт проектирования, изготовления и эксплуатации накопленный в данной отрасли производства. Отклонение от т.у. в каждом отдельном случае должно быть обосновано.
Основные позиции: ОСТ 26-291-94 «Сосуды и аппараты стальные, сварные общие т.у.»
ПБ-03-576-2003 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давленим»
ПБ-03-584-2003 «Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных, сварных»
Программа производства содержит сведения о числе изделий, которые надо изготовить в течении конкретного срока. Эти цифры служат для создания технологического оборудования, оснастки и средств механизации и автоматизации. По программе выпуска оценивают экономическую эффективность.
Разработка технологий имеет цель разработки каждой отдельной операции и всего процесса в целом.
Последовательность выполнения основных сборочно-сварочных операций определяется выбором варианта разделения конструкций на технологические узлы, подузлы и отдельные детали. Оптимальность такого разделения определяется следующими соображениями:
1. Изделие большого габарита целесообразно разделять на такие транспортные узлы, которые позволят свести к min работы на монтаже.
2. С позиции доступности сварного соединения, удобства их выполнения и последующего контроля сборочно-сварочные работы целесообразно выполнять путем последовательного укрупнения отдельных элементов с последующей сборкой всего изделия.
3. Необходимо учитывать возникновение сварочных деформаций, перемещений в процессе сварки и принимать методы сварки, минимизирующие эти процессы.
4. Учитывать в расчетах требования термообработки отдельных узлов или конструкции в целом.
Схемы производства аппаратуры:
1 группа. Заготовительные операции: правка листового и сортового проката, очистка, разметка, резка-раскрой листового проката, обработка кромок сварных соединений, гибка заготовок, горячая и холодная штамповка.
2 группа. Сборочно-сварочные операции отдельных элементов: до сварки продольных и поперечных швов корпусов аппаратов; до сварки деталей аппаратов (штуцеров, люков фланцев); сборки труб.узлов и секций трубопровода; сборка монтажных узлов и блоков.
3 группа. Сварочные операции: все виды сварки (РДС, АДС, ЭШС…)
4 группа. Термические: предварительная термическая обработка до сварки; использование термических операций в процессе сварки; термическая обработка после обработки давлением и сварки для улучшения структуры и мех. свойств; термическая обработка для снятия сварочных напряжений в целом в конструкции; сборочно-сварочные операции в целом аппарата; контрольные операции (контроль качества материалов, межоперационный контроль, контроль качества аппарата в целом).
Технологический процесс оформляется в специальных картах. Различные по форме и содержанию в зависимости от характера цеха., рабочего места и самой операции. Операционные карты расписывают последовательность выполнения конкретной операции, маршрутной карты, последовательность технологического процесса в целом.
 
14.Стыковые соединения цилиндрических деталей. Базовые диаметры.

При сварке обечаек, труб и днищ к обечайкам должны применяться стыковые швы с полным проплавлением. Сварные швы должны быть доступны для контроля при изготовлении, монтаже и эксплуатации сосудов.
Продольные швы смежных обечаек и швы днищ сосудов должны быть смещены относительно друг друга не менее чем на 100мм между осями швов. Указанные швы допускается не смещать друг относительно друга, если сосуд предназначен для работы под давлением не более 1,6 МПа, температуре стенки не выше 4000 С, с номинальной толщиной стенки не более 30 мм, швы выполняются АДС и ЭШС со 100% контролем мест пересечений.
Отверстия для лючков, штуцеров и люков должны располагаться, как правило, вне сварных швов. Допускается расположение отверстий на продольных швах цилиндрических и конических обечаек, сосудов, если диаметр отверстия не более 150 мм. На кольцевых швах без ограничения диаметра отверстия.





15. Допускаемые и действительные отклонения при сборке сварных сосудов и аппаратов.

Отклонение внутренних диаметров обечаек изготовленных из листов не должно превышать плюс-минус один процент от номинального диаметра. Относительная овальность не должна превышать 1%.

Альфа=[2(Dmax-Dmin)/(Dmax-Dmin)]100%

 
16. Виды заготовок. Сортамент листового проката.
В аппаратостроении для заготовок применяют прокат ( листовой, сортовой, и специальный); заготовки штампованные и штампо-сварные, в свою очередь изготавливаемые также из проката. При выборе вида и сортамента металла для заготовок следует руководствоваться рабочими чертежами и спецификациями мате-риала, техническими условиями и сортаментом на прокат. При выборе заготовок необходимо учитывать геометрическую форму и размеры заготовки, а также возможные отходы металла.
Выбор заготовок и сортамента материала существенно влияет на технологию производства, необходимое оборудование и тех¬нико-экономические показатели производства. Возможные сочетания проектируемых заготовок и технологи¬ческих процессов изготовления аппаратуры определяют для кон¬кретных условий.   
Наиболее часто сварные конструкции изготовляют из прокат¬ного металла. Его разделяют на три группы: листовой, профиль¬но-сортовой и фасонный. Листовой прокат. К нему относится листовая и универ¬сальная сталь. Листовая сталь изготовляется путем прокатки между валками без бокового давления, универсальная — при боковом давлении. Основной вид проката, применяемый для изготовления кор-пусов колонной и трубчатой аппаратуры, листовой. Из проката этого вида изготовляют также большинство деталей внутренних устройств аппаратов: тарелки, днища, решетки. Согласно сортаменту на толстолистовую сталь листы выпол¬няют толщиной 4—160 мм ( ГОСТ 5681-57). В зависимости от толщины листы можно изготовлять шириной до 3800 мм, длиной до 12 000 мм и более и поставлять в рулонах. В связи с ограниченным весом слитков габаритные размеры листов уменьшаются с увеличением толщины. Допускаемые отклонения по ширине и длине листов не должны превышать величин, указанных в ГОСТах. При выборе листового проката толщиной 4—60 мм малой ши¬рины целесообразно пользоваться сортаментом широкополосной универсальной стали ( ГОСТ 82-57), предусматривающим прокат шириной от 160 до 1050 мм и длиной 5—18 мм. Листовой прокат меньшей ширины регламентируется сорта¬ментом на полосовую сталь х, который предусматривает полосы толщиной 4—60 мм, шириной до 200 мм и длиной до 9 м. Применение проката этого вида позволяет значительно снизить трудоемкость производства и повысить точность размеров, так как профиль проката в соответствующих случаях имитирует про¬филь детали. Методы прокатки, как правило, производительнее штамповки.
Ограниченный сортамент специализированного проката для нужд аппаратостроения можно рассматривать как обстоятельство временного характера.
Из широкополосного, полосового и специализированного про¬ката можно выполнять тарелки, элементы усиления, опорные угольники, ребра жесткости и другие детали. Рассмотренный сортамент различных видов проката, и в част¬ности листового, естественно, обязателен для металлургической промышленности. С учетом условий производства и стоимости следует приме¬нять листовой прокат по возможности больших размеров, что улучшает технико-экономические показатели производства по производительности, отходам металла и др. Особенно это суще¬ственно для крупногабаритной и негабаритной аппаратуры, производство которой расширяется в связи с ростом объема перера¬ботки нефти и нефтепродуктов.
Уровень развития металлургической промышленности позво¬ляет изготовлять листовую сталь в рулонах, например, толщиной до 10 мм, шириной до 2300 мм, максимальный вес рулона не более 10т(ГОСТ 8597-57).
Трубы. В конструкциях современных печей, теплообменной аппара¬туры, трубопроводов перерабатывающих установок широко ис¬пользуется трубный прокат. В отдельных случаях для изготовле¬ния корпусов теплообменных и других аппаратов относительно малых размеров по диаметру можно непосредственно использо¬вать трубы. Этим определяется большое значение труб как матери¬ала заготовок. Трубы в промышленности изготавливают как электросвар¬ные, так и волоченые. В зависимости от характера производства стальные трубы раз¬деляются на бесшовные и сварные.
Сварные трубы изготовляют методами дуговой автоматической и контактной электросварки. К сварным относятся и газовые трубы.
Сортаментом бесшовных труб предусмотрены горячекатаные трубы наружным диаметром 25—550 мм и более (до 800 мм после пуска нового оборудования), толщиной стенки 2,5—75 мм, дли¬ной 4,0—12,5 м и холоднотянутые трубы наружным диаметром 1—200 мм, толщиной стенки 0,1—12,0 мм и длиной до 9 м.
Трубы больших размеров выполняют способами дуговой электрической сварки. Эти трубы изготовляют наружным диамет¬ром 426—1620 мм, длиной до 24 ж и толщиной стенки 4—16 мм.
Электрической контактной сваркой изготовляют трубы на¬ружным диаметром 0,5—152 мм, толщиной стенки 0,5—5,5 мм и длиной до 8,5 м. Известен опыт производства труб диаметром до 500 мм. Газовые трубы выполняют наружным диаметром 13,5— 165 мм, толщиной стенки 2,25—4,5 мм и длиной до 12,0 м.
Точность изготовления труб определяется отклонениями от номинальных размеров по наружному диаметру, толщине стенки, длине, а также калибровкой концов труб на определенной длине (~200 мм). По отклонениям наружного диаметра определяют возможность взаимозаменяемости труб в сборочных узлах с коль¬цевыми швами. В отличие от бесшовных сварные трубы обладают различной коррозионной стойкостью в зависимости от термической обработки и области применения их. Это объясняется структурной неоднород¬ностью вследствие наличия в шве зоны термического влияния и диффузии.
Термическая обработка часто целесообразна для труб, исполь¬зуемых в переработке коррозионных нефтей, жидкостей и газов. В данном случае имеется в виду высокий отпуск, при температуре около Ас1, или отжиг с фазовой перекристаллизацией в зависимости от условий применения. Профильно-сортовой прокат. Если элемент кон¬струкции подвергается изгибу, то рациональность профиля с по¬зиции минимального веса при заданной несущей, способности определяется отношением W/F, где W—момент сопротивления изгибу; F— площадь поперечного сечения. Чем больше W/F, тем эффективнее используется профильный материал. Фасонный прокат -для изготовления рельсов железно¬дорожного транспорта, тавровых и зетовых элементов для строи¬тельных конструкций. Двутавровая сталь (двутавры) поставляется в виде профиль-ных элементов, которые имеют большие моменты инерции при относительно небольших площадях поперечных сечений. Двутавры применяют в различных строительных и машино¬строительных конструкциях. Уголковая сталь состоит из двух полок равной или неравной ширины. Уголки широко применяют в конструкциях ферм и рам. Швеллеры используют при конструировании станин, рам, эле¬ментов ферм и других видов конструкций. Круглую сталь широко используют в каче¬стве арматуры железобетонных сооружений, а также в некото¬рых строительных конструкциях, работающих под небольшими нагрузками, например в фермах легкого типа. Штампованные профили получают холодной штамповкой. Их соединяют дуговой и контактной то¬чечной сваркой. Штампованные элементы находят широкое применение в авиа¬строении, автомобилестроении, строительных конструкциях и т. п. Гнутые профили изготовляют из горячекатаной и холоднока¬таной отожженной листовой ленточной и полосовой стали, из низколегированной стали .  
И т.д.

 

17. Принципы выбора размеров заготовок для изготовления корпусов и днищ аппаратов и ре¬зервуаров.
В аппаратостроении для заготовок применяют прокат ( листовой, сортовой, и специальный); заготовки штампованные и штампо-сварные, в свою очередь изготавливаемые также из проката.
В аппаратостроении основные операции обработки заготовок из листового проката — резание (для раскроя) и последующая механическая обработка. Резание осуществляется на листовых ножницах, металлорежущих станках, кислородным и другими способами. Часто раскрой совмещают с обработкой кромок, а после¬дующая механическая обработка на металлорежущих станках для сталей определенных марок совсем отпадает. Размеры заготовок определяют с учетом соответствующих операционных при¬пусков. Припуском на обработку является слой металла, удаляемый с поверхности заготовки снятием стружки, окислением и плавле¬нием. Различают промежуточные и общие припуски на обработку. Промежуточным припуском называют слой металла, необходимый для осуществления одной технологической операции или одного технологического перехода. Промежуточный припуск определяется разностью размеров, получаемых на смеж¬ных операциях и переходах при обработке данной поверхности; например, разностью размеров после кислородной резки и после строгания кромок определяют припуск на строгание. Общим припуском называют слой металла, необхо¬димый для выполнения всей совокупности технологических опе¬раций и переходов, т. е. всего процесса обработки данной поверх-ности. Общий припуск на обработку можно представить в виде суммы промежуточных припусков. Он определяется разностью размеров заготовки и готовой детали. Кроме того, различают симметричный и асимметричный при¬пуски на обработку. При обработке листового проката, как пра¬вило, применяют симметричные припуски, необ-ходимые для обработки параллельных, противолежащих плоских поверхностей кромок заготовок. Припуски на обработку целесообразно определять расчетно-аналитическим методом, разработанным В. М. Кованом, т. е. на основе анализа условий, определяющих физико-химическую характеристику слоя металла, подвергаемого обработке (удале¬нию), и возможного расчета или определения лабораторными ме¬тодами величин отдельных параметров слоя. Метод используется с учетом специфики сварных конструкций. Точность заготовок характеризуется отклонениями от задан¬ных размеров и погрешностями формы (макрогеометрические от¬клонения). Отклонение от заданного размера определяется допуском на размер (операционный допуск); погрешности геометрической формы (эллиптичности, непараллельность противолежащих кро¬мок) должны находиться в пределах поля допуска на размер за¬готовки. Для устранения погрешностей размера необходимо учитывать отклонения на предшествующей операции или переходе. Таким образом, припуск zH на выполняемую операцию или переход должен быть не менее допуска δ оп для предшествующей операции или перехода: 2zH ≥ δ оп.   
На последнем переходе или последней операции обработки заготовки операционные допуски не следует устанавливать бо¬лее узкими, чем допуски на размеры готовых деталей.
В общих случаях определения припусков учитываются также погрешности установки, базирования и закрепления заготовки для выполняемой операции. 
Для наружных поверхностей заготовок предельные размеры рассчитывают, исходя из того, что размеры детали совпадают с размерами заготовки на последнем технологическом переходе. Наибольший предельный размер заготовки определяют на пред¬шествующей операции как сумму наибольшего предельного раз¬мера на последующей смежной операции и соответствующего при¬пуска. Наименьшие предельные размеры определяют как разность наибольшего предельного размера и соответствующего операцион¬ного допуска.
Для внутренних поверхностей целесообразно рассчитывать прежде всего наименьшие предельные размеры заготовок как разность соответствующих размеров и припусков, а затем наибольшие предельные размеры как суммы соответствующих наибольших предельных размеров и допусков. Продельные размеры, припуски и допуски вычисляются с равной точностью, с округлением размеров заготовки в сторону их увеличения (для аппаратостроения до 0,5 и 1,0 мм). Принятые допуски представляют собой соответствующие раз¬ности округленных предельных размеров заготовок. Расчет припусков и технические требования, предъявляемые при операционном контроле, предусматривают операционные до¬пуски, т. е. допуски размеров заготовок по операциям (переходам). Существует тесная связь между видом заготовки и допуском на ее размеры с допусками на размеры детали. 
Карты раскроя Карта раскроя сборочной единицы (обечайки, корпуса, днища) представляет собой чертеж развертки на плоскости, который опре¬деляет количество и габаритные размеры листов-заготовок, а также продольные и поперечные швы, их расположение и протя¬женность. По карте раскроя составляют спецификацию листового проката. Картой раскроя определяются основные технологические операции (особенно сборочно-сварочные) и их последовательность, возможная точность изготовления изделия, необходимое обо-рудование, соответствующее влияние на себестоимость, а также отходы металла. Поэтому карту раскроя необходимо разрабатывать в нескольких вариантах параллельно с технологией произ¬водства.
При разработке карты раскроя учитывются:-элементы габоритности;-выор схемы раскроя( карт,обечаек).Если минимальный допуск по диаметру-метод обечаек,есле по высоте-метод карт.
Метод обечаек : Особенности карты раскроя данного типа заключаются в том, что сборочный узел, например корпус аппарата, составлен из от¬дельных обечаек, выполненных из листов, ширина которых не превышает максимальной ширины листового проката. Каждая обечайка по возможности выполняется из одного листа.
 
Карта раскроя данного типа широко применялась для кле¬панных конструкций, так как напряжения в кольцевых швах значительно меньше напряжений в продольных швах.
Согласно этой карте раскроя для гибки можно использовать листогибочные машины с небольшой длиной валков.
К недостаткам карты раскроя первого типа следует отнести большую трудоемкость сборочных операций и значительный до¬пуск по длине корпуса.
Метод карт: Особенность карты раскроя второго типа заключается в том, что сборочный узел, например корпус аппарата, составлен из обечаек, ширина которых предельно велика и может достигать длины листа. 
 
Применение карты раскроя данного типа имеет свои преиму¬щества: сварочные операции, за исключением одного продоль¬ного шва, можно выполнять на плоскости по всему корпусу или ко обечайкам на соответствующих стеллажах или магнитных стен-дах. Трудоемкость сборки резко сокращается.
Раскрой по карте этого типа предпочтительно выполнять так, чтобы при гибке на листогибочных машинах швы не подверга¬лись изгибу; сварные швы по возможности должны совпадать с образующими цилиндра, что снижает при прочих равных усло¬виях появление трещин при гибочных операциях.
Применение карты раскроя этого типа имеет недостатки: гибку заготовок необходимо осуществлять на листогибочных ма¬шинах с большой длиной валков (6—12 м), усложняются грузо¬подъемные операции.
Себестоимость при изготовлении аппаратуры с применением им рты раскроя второго типа снижается. Карты раскроя этого типа широко используются на заводах, изготовляющих нефтяную аппаратуру, железнодорожные цис¬терны, а в последнее время и на заводах металлических конструк¬ций.
Карта раскроя должна составляться не только для обечаек и корпусов аппаратов, но и для других деталей.
Размеры листовой стали. Рациональный выбор листового проката контролируется в частности стоимостью проката. Зависит от размеров листа и условий изготовления — по развертке детали или по рекомендуемым складским размерам. С увеличением размеров листов снижается трудоемкость по всем операциям, особенно сборочным и сварочным. Выбор и определение размеров листового проката производят одновременно с разработкой карт раскроя в двух вариантах. При заказе необходимо стремиться к минимальному расходу ли¬стовой стали. Для уменьшения количества отходов при исполь¬зовании листов рекомендуемых размеров в корпусах аппаратов иногда мредусматрннают обечайки — вставки. Отходы исполь¬зуются на при готовление других мелких деталей. Комплект листов, необходимый для изготовления сборочной единицы, желательно выбирать с минимальным числом типораз¬меров, по возможности одного типоразмера. В общих случаях расчет предусматривается в четырех вариан¬тах, т. е. по картам раскроя первого и второго типов, составлен¬ным в двух вариантах, каждый применительно к рекомендуемым размерам и размерам листов по разверткам. В конкретных условиях при выборе размера листов некоторые варианты расчета отпадут.
Разработку карты раскроя во всех вариантах для корпуса аппарата и его обечаек производят с учетом размещения штуце¬ров и люков относительно продольных и кольцевых швов.
Сравнительную технико-экономическую целесообразность выясняют по данным рас-чета возможных допусков на размеры по диаметру и длине детали, калькуляцией себестоимости по основным операциям и затратам, количеству отходов стали.
На основе данных об оптимальном варианте раскроя с учетом необходимых припусков определяют размеры листов для спе¬цификации.
При заказе полученные размеры округляют до ближайших больших.


 

18. Механические и химические способы очистки металла. Области применения и оборудова¬ние.
При изготовлении сварных конструкций очистку применяют для удаления с поверхности Ме средств консервации, загрязнений смазочно-охлаждающих жидкостей, ржавчины, окалины, зацепов и града. 
Существует 2 способа очистки:
 1) Механический: дробеструйный, дробемётный, очистка на механических станках, ручной инструмент;
2) Химический: обезжиравоние, травление. Дробеструйный и дробемётный способ: Для очистки металла применяют дробеструйные камеры периодического действия, дробеструйный аппарат. В камеру помещают партию заготовок, которые после очистки убирают. Основными частями являются распределительное и рабочее колеса с лопатками: одно в центре другого (ротор). Дробь , подаваемая через воронку и распределительное колесо под действием центробежной силы, выбрасывается через рабочее колесо с большой скоростью (60м/cек) на очищаемую заготовку. Скорость движения очищаемого листа =3м/мин. Стойкость дробемётной лопаты=150ч. Дробь чугунная, летая или колотая, стальная- литая, колотая или рубленная. Размер дроби при обработки листов до 4мм(d=0,7-0,9мм), до 30мм(d=0,9-1,6), >30мм(d=1,6-2,5мм). Безвозвратный расход дроби 12-15кг/ч. Дробемётная очистка значительно дешевле, и является более производительной. Обеспечивает полную механизацию и улучшает условие труда. Недостаток: -интенсивный износ дробемётных аппаратов. Очистка на механических станках: Применяются зачистные станки с рабочими органами из металлических щеток и игловрез. Применяются для очистки от ржавчины и окалины в основном фасонного проката и труб. С помощью игловрез можно удалять усиление сварных швов. Для удаления заусенцев могут приеняться как шлиф.круги-ленты, так и специальные закатные станки. Очистка ручным и механизированным инструментом: (абразивные инструменты) . Мало производительна, требует больших затрат ручного труда, однако, без неё не существует технологий изготовления аппаратуры. Обезжирование: Применяют для удаления жировых вещ-в, содержащихся в консервационных и штамповочных смазках, в эмульсионных и охлождающих жидкостях. Существует 2 способа: 1) окунание в ванну; 2) обдувание изделия струящимся щелочным раствором. t=60-70 C ( 5 мин.обработки, затем промыв). Травление: Вычищение поверхности от окалины и ржавчины. Разновидность мокрой химической очистки. Применяют слабые растворы кислот, соляную, серную, ортофосфорную кислоту, вкоторые погружают или которыми смачивают обрабатываемые поверхности или изделия. После травления Ме нейтрализуют щелочью, затем обрабатываемую поверхность промывают водой и просушивают.
 
19.Основные процессы правки листового и сортового проката.
При правке уменьшение формы достигается либо путём пластического изгиба, либо растяжением. Чаще заготовки правят в холодном состоянии, правка с нагревом применяется при очень больших искривлениях, правка в холодном состоянии может привести к дефектам заготовок.t горяч.правки =900-1150C, а заканчивать правку необходимо при t=700С.
В практике: лист толщиной до 10мм. –правка 100% ; 10-15 мм.- 50% ; 15-20мм- 25% ; До 40 мм – 10%
  Сортовой металл.15-50% все ходовые размеры, чем длиннее заготовка, тем больше % листового металла требует правки.
Оборудование для правки.
Вид оборудования Назначение
Ротационные машины
Листоправильные многовалковые машины Правка листового и полосового проката и заготовок толщиной до 40 мм.
Сортоправильные многороликовые машины открытого типа Правка сортового и фасонного проката круга диаметром до200 мм., квадрата размером до 190мм, полосы размером до 200х80мм, уголка размером до240х240х20мм, швеллера до №40, двутавра до №60, рельса (масса 1м до 49кг.) 
Прессы
Гидравлические правильно-гибочные Правка и гибка листового и полосового проката и заготовок толщиной до 100 мм., правка сварных узлов.
Винтовые Правка листовых заготовок длиной и шириной до 1000мм.
Гидравлические и механические горизонтально правильно-гибочные Правка и гибка сортового и фасонного проката: швеллера и двутавра до №60, круга диаметром до 340 мм., квадрата размером до 280мм, рельса (масса 1м до 64кг.)
Гидравлические правильные прессы с передвижным порталом Правка проката и заготовок из фасонного, сортового и листового материала, правка сварных узлов.
Растяжные правильные машины Правка проката и заготовок малых толщин и сечений.
  Листоправ. машины имеют 23-5 валков, чем больше толшина, тем меньшее количество валков.Машины с непарал. расположением валков примен. для правки тонкого материала.(d(валка) до 540мм,ширина до 3800мм). В обычн. конструкторск листоправ. машинах 7-11 валков, приводными явл. верхние, скорость правки в завис.от толщины: 5-20 м/мин. Листоправ. машины имеют падающие и приёмные рольгамны, которые стоят перед машиной и при выходе. Рядом с машиной обычно располагается стеллаж для листов и 2 листоукладчика с присосками. Процесс правки хорошо механизирован и автоматизирован. Хватает одного оператора.
 
20.Раскрой цилиндрического корпуса аппарата- метод карт.
Оси листов и корпуса аппарата параллельно друг другу.
Особенности карты раскроя заключается в том, что сборочный узел, например корпус аппарата, составлен из отдельных обечаек, ширина которых предельно велика может достигать длины листа. Практически длина обечайки в этом случае определяется возможной длиной листов до 12м. Каждая обечайка, входящая в состав корпуса, выполняется со многими продольными швами, число которых равно числу заготовок. Число последних определяется как частное от деления периметра обечайки на возможную ширину листового проката с учётом сборочных просветов. Так, для аппарата диаметром 3800мм, толщиной стенки до 15мм при длине листа 8-12м можно изготовить одну обечайку длиной 8-12м с общим количеством продольных швов 4-6.
Преимущества:
• Сварочные операции, за исключением одного продольного шва, можно выполнять на плоскости по всему корпусу по обечайкам на соответствующих стеллажах или магнитных стендах;
• Трудоёмкость сборки резко сокращается;
• Снижение себестоимости.
Данный раскрой предпочтительно выполнять так, что бы при гибки на листогибочных машинах швы не подвергались изгибу; сварные швы по возможности должны совпадать с образующими цилиндра, что снижает появление трещин при гибочных операциях. 
  Недостатки:
• Гибку заготовок необходимо осуществлять на листогибочных машинах с большой длиной валков (6-12м);
• Усложняются грузоподъёмные операции;
• В соответствии с формулами (1) и (2) допуски на размеры по диаметру аппарата получаются значительными.
  (1)
  (2)   
 где и - верхнее и нижнее отклонение для размеров проката;
  и - операционные отклонения для последней операции обработки заготовок(раскрой, обработка кромок и др.), отнесённые к одной кромке;
  и - верхнее и нижнее отклонения для сборочного просвета (зазора) b между кромками;
n- число швов или заготовок.
Допуски на длину корпуса относительно невелики.
Часто применяется в производстве тонкостенной аппаратуры, а так же при изготовлении тонкостенной аппаратуры электрошлаковой сваркой.
Применение карты раскроя этого типа и выполнение сборочно-сварочных операций на плоскости приближают технологию производства аппаратуры к технологии производства резервуаров методом рулонной заготовки. 
Карта раскроя данного типа широко используется на заводах, изготавливающих нефтяную аппаратуру, железнодорожные цистерны, а в последнее время и на заводах металлических конструкций.
 
21.Раскрой цилиндрического корпуса аппарата- метод обечаек.
Оси листов и корпуса аппарата перпендикулярны друг другу.
Особенности карты раскроя заключается в том, что сборочный узел, например корпус аппарата, составлен из отдельных обечаек, выполненных из листов, ширина которых не превышает максимальной ширины листового проката. Каждая обечайка по возможности выполняется из одного листа.
Для аппарата с толщиной стенки до 70мм, согласно сортаменту можно использовать листовой прокат до 12000мм.Следовательно, возможный максимальный диаметр обечайки с одним продольным швом составит около 3800мм.
Очевидно, при использовании данного метода раскроя аппараты изготавливают из нескольких обечаек, число которых определяется как частное от деления длина цилиндрической части корпуса на возможную ширину обечайки с учётом сборочных процессов. Данная карта раскроя широко применяется для клепаных конструкций, т.к. напряжение в кольцевых швах значительно меньше напряжения в продольных швах.
Согласно этой карте раскроя для гибки можно использовать листогибочные машины с небольшой длиной валков, величина допуска на размеры аппарата по диаметру в соответствии с формулами (1) и (2) может быть минимальной, т.к. n=1.
  (1)
  (2)   
 где и - верхнее и нижнее отклонение для размеров проката;
  и - операционные отклонения для последней операции обработки заготовок(раскрой, обработка кромок и др.), отнесённые к одной кромке;
  и - верхнее и нижнее отклонения для сборочного просвета (зазора) b между кромками;
n- число швов или заготовок.
Недостатки:
• Большая трудоёмкость сборочных операций;
• Значительный допуск по длине корпуса.
 
23. Технико-экономические предпосылки выбора способа изготовления аппарата и резервуара.
Процесс создания технологии изготовления должен начинаться уже на стадии проектирования и в этом случае требуется учитывать так называемую технологичность конструкции (это создание таких оптимальных конструкторских форм, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивают надёжную работу в пределах заданного ресурса, позволяющих изготавливать изделие при минимальных затратах материалов, труда и времени). На стадии проектирования работа по улучшению технологичности обычно проводится по трём направлениям:
1. Экономия металла.
2. Снижение трудоёмкости изготовления.
3. Экономия времени на изготовление.
В процессе проектирования конструкции должны быть заложены такие методы сварки, которые учитывают свариваемость материала, тип сварного соединения, место выполнения операции (в цехе или на месте монтажа), удобства выполнения сборочно-сварочных работ, последующую термообработку.
В нашей стране строительство вертикальных цилиндрических резервуаров производится преимущественно индустриальным способом, т.е. рулонированием.
В сочетании с поточными методами организации строительства индустриальный способ позволяет сократить продолжительность работ на сооружение резервуаров, снижает трудоёмкость монтажа, уменьшает стоимость строительства на 20-30%, даёт возможность проводить работы практически в любое время года. В тоже время для выполнения монтажных работ в этом случае требуются мощные грузоподъёмные механизмы, доставка тяжёловесных рулонов в местности, удалённые от железнодорожных магистралей, весьма затруднительна. В процессе сворачивания и разворачивания металл рулона претерпевает двойную деформацию, что иногда неблагоприятно сказывается на геометрической форме и товарном виде готовых резервуаров. Для строительства резервуаров из рулонных заготовок вместимостью более 50 тыс. м3 требуется выполнить экспериментальные работы, связанные с рулонированием заготовок из высокопрочной стали. Поэтому наряду с методом рулонирования используют метод полистовой сборки.
Полистовой метод целесообразен для резервуаров особо большой вместимости при большой толщине стенки нижних поясов, для резервуаров, расположенных в удалённой местности, в районах Крайнего Севера, а так же при выполнении экспортных поставок.
Резервуары, собираемые из отдельных листов, имеют хорошую геометрическую форму корпуса. Монтаж таких резервуаров выполняется кранами сравнительно небольшой грузоподъемности. Однако при этом методе возрастает трудоёмкость работ, выполняемых на монтажной площадке и, в частности, значительно увеличивает объём сварочных работ. Трудоёмкость сварочных работ снижают несколькими путями – применением механизированных способов сварки на монтаже, использованием для стенки сталей повышенной и высокой прочности, применением крупно размерных листов, укрупнением листов стенки в блоки и т.д. Снижение трудоёмкости сварочных работ: различная разделка кромок, выбор наиболее подходящего вида сварки(автоматическая,полу-автоматическая…).
 
24. Классификация механических методов резки проката. Основные виды оборудования.
 
а) резка на гильотинных ножницах с наклонным ножом;
Угол наклона не более 5о . Ножницы с наклонными ножами бывают на гидравлическом механическом приводе, максимальная толщина резки 40 мм. Точность операции напрямую зависит от количества ходов ножниц по длине обрезаемой кромки.
б) и в) высечные ножницы;
г) двухдисковые с наклонными ножами;
д) многодисковые ножницы;
е) для резки уголка; 
ж) швеллера, двутавра.
При расчете предельных отклонений размеров заготовок для изготовления корпусов аппаратов рулонированной конструкции необходимо соблюдать точность выполнения операций резки. Предельные отклонения гостированы и колеблются от до в зависимости от толщины и длины реза.
Для ответственных изделий после механической резки должны быть предусмотрены операции механической обработки кромок для снятия наклепа, который при резке.
Гильотинные ножницы выпускаются большим спектром оборудования, в обязательном порядке снабжаются элементами техники безопасности, препятствующих попаданию в зону реза посторонних предметов.

Оборудование для механической резки (по раздатке)
1) Ножницы листовые с наклонным ножом 
Прямолинейная, продольная и поперечная резка листового материала толщиной до 40 мм. Специальные конструкции ножниц позволяют производить скос кромок под сварку.
2) ножницы высечные.
Прямолинейная, круговая и фигурная резка листового материала толщиной до 12 мм. Ножницы позволяют также производить отбортовку и рифление листового материала.
3) Ножницы двухдисковые одностоечные с наклонными ножами.
Прямолинейная, круговая и фигурная резка листового материала до 25 мм.
4) ножницы однодисковые с наклонным ножом
скос прямолинейных и криволинейных кромок деталей из листового материала под сварку. Наибольшая толщина скоса 25 мм, угол скоса 25 – 50о .
5) Ножницы многодисковые
Продольная резка рулонного и листового материала.
6) Пресс-ножницы комбинированные
Резка сортового, фасонного и листового материала, пробивка отверстий и выполнение зарубок.
7) Ножницы комбинированные
Резка сортового, фасонного и листового материала.
8) Ножницы сортовые
Резка сортового и фасонного материала.
9) ножницы для резки уголка
10) Ножницы для резки швеллеров и двутавров
11) Ножницы ручные пневматические и электрические
Прямолинейная и фигурная резка листового материала толщиной до 10 мм
12) Отрезные станки с дисковыми пилами
Резка сортового, фасонного проката и труб. Диаметр круга до 500 мм.
13) Трубоотрезные станки
Отрезка концов труб, разрезка труб на части, снятие фасок. Диам. до 530.
14) Отрезные станки с шлифовальными кругами

 
25. Основные виды оборудования для гибки листового и сортового проката. Критерии применения холодной и горячей гибки.
Гибка – вид обработки давлением при напряжении более предела текучести, проходящий при деформации, исключающей образование трещин.
Холодную гибку листовых элементов толщиной до 50—60 мм для получения цилиндрических и конических поверхностей осуществляют на листогибочных вальцах с валками длиной до 10—13 м. При вальцовке в холодном состоянии отношение радиуса изгиба к толщине листа ограничивают допустимой величиной создаваемой пластической деформации. Так, если для малоуглеродистых и низколегированных сталей это отношение оказывается меньшим 25, то обычно вальцовку рекомендуют производить в горячем состоянии.
При гибке в вальцах концевой участок листа остается почти плоским. Ширина этого участка при использовании трехвалковых вальцов определяется расстоянием между осями валков и может составлять 150—200 мм и более. В четырехвалковых вальцах несвальцованным остается только участок шириной 1—2s (где s — толщина листа), зажатый между средними валками. Более правильное очертание концевого участка листа может быть получено путем предварительной подгибки кромок под прессом или на листогибочных вальцах с толстым подкладным листом, согнутым по заданному радиусу. После подгибки кромок лист устанавливается в гибочные вальцы, выверяется параллельность оси вала и кромки листа, и гибка начинается со средней части листа.
При холодной гибке профильного проката и труб используют роликогибочные машины и трубогибочные станки. При этом иногда возникают трудности, связанные с нарушениями формы поперечного сечения. В этом случае целесообразно использование специальных гибочных станков с индукционным нагревом непрерывно перемещаемой и изгибаемой заготовки. Ограничение зоны нагрева со стороны выхода из индуктора достигается охлаждением водой. Узкий деформируемый участок (нагрев до 950—1000° С), заключенный между жесткими холодными частями заготовки, обладает малым сопротивлением пластическим деформациям и повышенной устойчивостью, что предотвращает образование гофр в зоне сжатия.
Горячая гибка толстого листового металла применяется при изготовлении барабанов котлов, сосудов высокого давления, зубчатых колес, барабанов лебедок, подшипников редукторов и т. п.
При больших толщинах гибка осуществляется обычно на прессах. Листовые элементы с поверхностью двоякой кривизны получают на специальных вальцах с валками переменного диаметра, выбивкой или штамповкой.   
Максимальный радиус гибки в холодном состоянии – 20-25 толщин.
 
26. Требования к расположению и выполнению сварных швов сосудов.

Конструкция сосудов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение срока службы и предусматривать возможность проведения тех. освидетельствования , очистки, промывки, полного опорожнения, ремонта и контроля металла и соединений.
Для соблюдения этих требований в том числе предъявляются и особые требования к сварным швам.
1. При сварке обечаек и труб, приварке днищ должны применяться стыковые швы с полным проплавлением
2. Сварные швы должны быть доступны для контроля при изготовлении, монтаже, эксплуатации сосудов
3. Продольные швы смежных обечаек и швы днищ сосудов должны быть смещены осносительно друг друга не менее, чем на 100 мм между осями швов.
4. Указанные швы допускается не смещать относительно друг друга, если сосуд предназначен для работы при давлении не менее 1,6 МПа и температуре стенки не выше 400О, с номинальной толщиной стенки не более 30 мм, при условии что выполняется ЭДС, АШС со 100% контролем места пересечения.
5. Отверстия для люков, лючков, штуцеров должны располагаться, как правило, вне сварных швов. Допускается расположение отверстий на продольных швах цилиндрических и конических обечаек сосудов, если номинальный диаметр отверстия не более 150 мм и на кольцевых швах без ограничения диаметра.

 

27. Общие требования к изготовлению аппаратуры, предъявляемые Госгортехнадзором.

Основные принципы изложены в ряде ПБ и утверждены Госстандартом России.
Программа производства содержит сведения о числе изделий, которые надо изготовить в течение срока, эти цифры служат основанием для выбора оборудования, технической оснастки и средств механизации и автоматизации, а также оценки экономической эффективности.
Конструкция сосудов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение срока службы и предусматривать возможность проведения тех. освидетельствования , очистки, промывки, полного опорожнения, ремонта и контроля металла и соединений.
Проекты сосудов и их элементов, а также проекты их монтажа или реконструкции должны выполняться специализированными организациями. Все сотрудники должны быть аттестованы соответствующим образом в органах Госстандарта России.
Сосуды должны быть снабжены необходимым количеством люков и лючков, обеспечивающих осмотр, очистку и ремонт сосудов, а также монтаж и демонтаж разборных внутренних устройств.
Сосуды с диаметром более 800 мм должны иметь люки (внутр. диаметр не менее 400мм) , а с 800 и менее – лючки (не менее 80 мм).
Крышки массой более 20 кг должны быть снабжены подъемно-поворотными или другими устройствами для их открывания и закрывания.
Присадочные материалы применяемые при изготовлении, должны удовлетворять требованиям тех. стандартов или ТУ. Плакированные или наплавленные листы должны подвергаться УЗК или контролю другими методами, обеспечивающими выявление отклонения практического слоя. Если толщина этих листов более 25 мм, а давление выше 4 МПА – 100% контроль. Углеродистые и низколегированные стали толщиной > 60 мм при давлении > 10МПа должны подвергаться полистовому УЗК для выявления внутренних дефектов.
При изготовлении применяются технологии сварки, аттестованные в соответствии с требованиями Госгортехнадзора, а сварщики – в соотв. С «Правилами аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства». Сварные соединения с толщиной стенки более 6 мм должны быть промаркированы с тем, чтобы можно было установить сварщика, выполнявшего сварку.
Подготовка кромок должны быть выполнена мех.обработкой либо термической резкой или стружкой с послед. мех.обработкой.
Все сварочные работы при изгот-и сосудов и их элементов должны производиться при положительных температурах в закрытых помещениях. При монтаже и ремонте допускается сварка при отрицательных температурах воздуха при условии защиты от ветра и осадков.
Аттестации технологии сварки подразделяются на исследовательскую и производственную. 1 – спец.организацией при подготовке к внедрению ранее не аттестованной технологии сварки с целью определения характеристик, необходимых для расчета при проектировании и выдаче тех.рекомендаций. 2 – каждым предприятием по рекомендациям, выданным при исследовательской аттестации.
Каждый сосуд должен поставляться изготовителем заказчику с паспортом установленной формы и руководством по эксплуатации и быть снабжен предохранительным устройством от повышения давления выше определенного значения.
Если скорость коррозии не более 0,1 мм/год – сосуд раз в 4 года переаттестовывается Госгортехнадзором и раз в 2 года – эксплуатируемой организацией, если более 0,1 мм – через 4 года и каждый год.
 
28. Нормативные требования стандартов к установке штуцеров, люков и муфт.
1. Сосуды должны быть снабжены необходимым количеством люков и смотровых лючков, обеспечивающих осмотр, очистку и ремонт сосудов, а также монтаж и демонтаж разборных внутренних устройств.
2. Сосуды с внутренним диаметром более 800 мм должны иметь люки, а с внутренним диаметром 800 мм и менее - лючки.
3. Внутренний диаметр круглых люков должен быть не менее 400 мм. Размеры овальных люков по наименьшей и наибольшей осям в свету должны быть не менее 325×400 мм.
Внутренний диаметр круглых или размер по наименьшей оси овальных лючков должен быть не менее 80 мм.
4. Люки, лючки необходимо располагать в местах, доступных для обслуживания. Требования к устройству, расположению и обслуживанию смотровых окон в барокамерах определяются проектной организацией и указываются в инструкции по монтажу и эксплуатации завода-изготовителя.
5. Крышки люков должны быть съемными. На сосудах, изолированных на основе вакуума, допускаются приварные крышки.
6. Крышки массой более 20 кг должны быть снабжены подъемно-поворотными или другими устройствами для их открывания и закрывания.
7. Конструкция шарнирно-откидных или вставных болтов, хомутов, а также зажимных приспособлений люков, крышек и их фланцев должна предотвращать их самопроизвольный сдвиг.
8. При наличии на сосудах штуцеров, фланцевых разъемов, съемных днищ или крышек, внутренний диаметр которых не менее указанных для люков в п.3, обеспечивающих возможность проведения внутреннего осмотра, допускается люки не предусматривать.

 

29. Нормативные требования стандартов к термической обработке сварных сосудов и аппаратов.
1. Термическая обработка элементов сосудов производится для обеспечения соответствия свойств металла и сварных соединений показателям, принятым в нормативной документации на металл и сварку, а также для снижения остаточных напряжений, возникающих при выполнении технологических операций (сварки, гибки, штамповки и др.).
2. К проведению работ по термической обработке допускаются термисты-операторы, прошедшие специальную подготовку, соответствующие испытания и имеющие удостоверение на право производства работ.
3. Термической обработке подлежат сосуды, в стенках которых после изготовления (при вальцовке, штамповке, сварке и т.д.) возможно появление недопустимых остаточных напряжений, а также сосуды, прочность которых достигается термообработкой.
4. Сосуды и их элементы из углеродистых, а также низколегированных марганцовистых и марганцово-кремнистых сталей, изготовленные с применением сварки, штамповки или вальцовки, подлежат обязательной термообработке, если:
 – толщина стенки цилиндрического или конического элемента днища, фланца или патрубка сосуда в месте их сварного соединения более 36 мм для углеродистых сталей и более 30 мм для сталей низколегированных марганцовистых, марганцово-кремнистых;
– номинальная толщина стенки цилиндрических или конических элементов сосуда (патрубка), изготовленных из листовой стали вальцовкой (штамповкой), превышает величину
s = 0,009(D + 1200),
где D - минимальный внутренний диаметр, мм. Данные требования не распространяются на отбортованные рубашки;
– они предназначены для эксплуатации в средах, вызывающих коррозионное растрескивание;
– днища и другие элементы штампуются (вальцуются) при температуре окончания штамповки (вальцовки) ниже 700 °С;
– днища сосудов и их элементы независимо от толщины изготовлены холодной штамповкой или холодным фланжированием.
5. Гнутые участки труб из углеродистых и низколегированных сталей с наружным диаметром более 36 мм подлежат термообработке, если отношение среднего радиуса гиба к номинальному наружному диаметру труб составляет менее 3,5, а отношение номинальной толщины стенки трубы к ее номинальному диаметру превышает 0,05.
6. Сосуды и их элементы из сталей низколегированных хромомолибденовых, хромомолибденованадиевых, сталей мартенситного класса и двухслойных с основным слоем из сталей этого типа и класса, изготовленные с применением сварки, должны быть термообработаны независимо от диаметра и толщины стенки.
7. Необходимость термообработки сосудов и их элементов из сталей аустенитного класса и двухслойных сталей с основным слоем из сталей углеродистого и низколегированного марганцовистого и марганцово-кремнистого типа с коррозионностойким слоем из сталей аустенитного класса устанавливается в НД.
8. Днища сосудов, изготовленные из аустенитных сталей холодной штамповкой или фланжированием, должны подвергаться термообработке.
9. Для днищ и деталей из аустенитных хромоникелевых сталей, штампуемых (вальцуемых) при температуре не ниже 850 °С, термическая обработка не требуется.
Допускается не подвергать термической обработке горячедеформированные днища из аустенитных сталей с отношением внутреннего диаметра к толщине стенки более 28, если они не предназначены для работы в средах, вызывающих коррозионное растрескивание.
10. Вид термической обработки (отпуск, нормализация или закалка с последующим отпуском, аустенизация и др.) и ее режимы (скорость нагрева, температура и время выдержки, условия охлаждения и др.) принимаются по НД и указываются в техническом проекте.
11. Допускается термическая обработка сосудов по частям с последующей местной термообработкой замыкающего шва. При местной термообработке должны быть обеспечены равномерный нагрев и охлаждение в соответствии с технологией, согласованной со специализированной организацией.
При наличии требования по стойкости к коррозионному растрескиванию возможность применения местной термообработки сосуда должна быть согласована со специализированной организацией.
12. В процессе термообработки в печи температура нагрева в любой точке сосуда (элемента) не должна выходить за пределы максимальной и минимальной температуры, предусмотренной режимом термообработки.
Среда в печи не должна оказывать вредного влияния на термообрабатываемый сосуд (элемент).
13. Свойства металла сосудов и их элементов после всех циклов термической обработки должны соответствовать требованиям Правил, стандартов, технических условий.
14. Термическая обработка должна производиться таким образом, чтобы были обеспечены равномерный нагрев металла изделий, их свободное тепловое расширение и отсутствие пластических деформаций. Режимы нагрева, выдержки и охлаждения при термообработке изделий должны регистрироваться самопишущими приборами.
15. Для снятия остаточных напряжений в соответствии с требованиями п. 4 допускается вместо термической обработки применять другие методы, предусмотренные в нормативной документации, согласованной в установленном порядке.
 
30. Цилиндрические резервуары, основные элементы конструкций.
В практике отечественного строительства наибольшее распространение получили резервуары по следующей схеме: 
– малой и средней вместимости с коническими крышами;
– большой вместимости со сферическими крышами;
– большой вместимости с плавающими крышами.
Строительство таких резервуаров может выполняться тремя способами:
1) полистовая сборка;
2) метод рулонирования;
3) комбинация 1 и 2.
Метод рулонирования заключается в изготовлении в заводских условиях стенок, днищ и понтонов в виде рулонированных полотнищ, с последующим их разворачиванием на месте монтажа.
Полистовая сборка производится непосредственно на месте монтажа.
В резервуарах вместимостью до 1 тыс. м3 толщина стенки принимается постоянной по высоте, вместимостью 2 тыс. м3 и более толщина стенки увеличивается по мере возрастания нагрузки от продукта.
В больших резервуарах с целью экономии металла и возможности применения метода рулонирования, нижние пояса выполняются из стали с высокими прочностными характеристиками, при этом толщина не должна превышать 18 мм.
Конические крыши собирают из плоских щитов заводского изготовления. Щиты имеют размеры, позволяющие их транспортировку по железной дороге. Уклон конической крыши 12 - 15º, что позволяет отказаться от центральной стойки, поддерживающей крышу.
Для уменьшения потерь от испарения предусматриваются понтоны, которые значительно уменьшают свободную поверхность продукта.
Понтоны выполняются из листовой стали и окаймляющих перефирийных открытых или закрытых коробов, обеспечивающих его плавучесть. Понтоны также могут изготавливаться как и плавающие крыши, изображенные на рисунке, кроме (г).







Рисунок. Основные типы плавающих крыш: а) однослойная с понтоном по периметру; б) однослойная с радиальными ребрами жесткости; в) однослойная с кольцевыми ребрами жесткости, понтоном по периметру и пригрузкой в центре; г) двухслойная.
Подъем и отпускание понтона осуществляется по направляющим стойкам, которые также препятствуют вращению понтона вокруг своей оси.
Зазор между стенкой резервуара и понтона перекрывается уплотняющим затвором мягкого или жесткого типа. Величина зазора 50 – 300 мм в зависимости от конструкции.
Мягкие затворы состоят из резино-тканевой оболочки, заполненные упругим пенополиулитановым или другим сердечником.
Жесткие затворы представляют собой рычажно-пружинное устройство с гибким металлическим поясом. Конструкции таких устройств достаточно разнообразны.
Плавающие крыши, изготавливаемые в соответствии с рисунком (г) (двухслойные), имеют повышенную жесткость, а благодаря воздушной прослойке между слоями, они также предохраняют от чрезмерного нагрева летом и охлаждения зимой продуктов. 
 

31. Метод рулонирования листовых конструкций. Оборудование и методы сварки.

Метод рулонирования заключается в изготовлении в заводских условиях стенок, днищ и понтонов в виде рулонированных полотнищ, с последующим их разворачиванием на месте монтажа. 
Разработанный в 1950 — 1955 гг. рулонный способ изготовле¬ния и монтажа РВС позволил перенести основную часть работ на заводы-изготовители и тем самым уменьшить до минимума объёмы монтажно-строительных работ на монтажной площадке и сократить сроки сооружения резервуаров. При этом, так как основной объем работ по сборке и сварке стенок и днищ, а также днищ понтонов и плавающих крыш выполняется в заводских условиях существенно повышается качество готовой продукции.
Данный метод заключается в сборке, автоматической сварке стальных листов размером 1,5х6 м в полотнища требуемой ши¬рины, равной высоте стенки резервуара, сворачивании этих по¬лотнищ в рулоны на специальных заводских механизированных установках. На этих установках предусмотрены макси¬мальная механизация и автоматизация всех операций по изготов¬лению полотнищ днища и корпуса резервуаров, что значительно увеличивает производительность труда и повышает качество про¬дукции.
Листы металла подаются краном на верхний ярус стана. По¬сле раскладки листов по толщине и прижатия электромагнитами их кромок к медным подкладкам производят сварку секций по¬лотнища. Для сварки используют самоходный двухдуговой аппа¬рат А-943 конструкции института электросварки им. О. Е. Патона. Сварку ведут на постоянном токе проволокой диаметром 3-5 мм. Аппарат обеспечивает скорость сварки в зависимости от толщины металла 60 - 120 м/ч. В аппарате А-943 применяется автоматиче¬ская подача флюса, отсос неиспользованного флюса, а также образующихся при сварке газов.
Предусмотрен следующий порядок наложения швов: сначала сваривают поперечные швы полотнища, а затем продольные. На¬правление сварки поперечных швов от более толстых листов к тонким. На верхнем ярусе проплавляют примерно 3/4 толщины основного металла. Сваренные участки полотнища перемещают через кантовочный барабан на нижний ярус, где сваривают по¬лотнища с обратной стороны. При дальнейшем продвижении гото¬вых участков полотнища проводят контроль качества сварных соединений физическими методами (например, рентгенографирование рабочих швов) и грунтовку полотнища. После грунтовки по-лотнище участками поступает в сворачивающее устройство. Нача¬ло каждого нового полотнища прикрепляют сваркой к концу пре¬дыдущего восемью-десятью стальными полосами сечением 100x5 мм и длиной около 1 м. Эти же полосы после заворачивания их на рулон отрезают от последующего полотнища и используют для закрепления конечной кромки готового рулона.
Все элементы конструкций резервуаров проходят тщательный контроль геометрической фор¬мы для обеспечения точности сборки на монтажной площадке. Для изготовленных частей сферических щитов проводят даже кон¬трольную сборку.
Все элементы резервуарных конст¬рукций, изготовленных на заводах, должны вписываться в габари¬ты подвижного состава железных дорог.
Диаметр рулонов полотнищ днища и корпуса резервуаров ра¬вен около 3 м. Это позволяет транспортировать их по железной дороге.
 Ширина сворачиваемого полотнища, а следовательно, и длина рулона достигают 18 м. Масса рулона зависит от вместимо¬сти и конструкции резервуара, но, исходя из условий транспорти¬ровки рулонов по железной дороге, она не превышает 60 т. Же-сткость рулонов в период транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ обеспечивают специальные решетчатые стальные каркасы или шахтная лестница, входящие в комплект поставки, на которые наворачиваются сваренные полотнища ре-зервуаров.
Контроль качества сварных соединений рулонированных по¬лотнищ на заводе-изготовителе выполняется путем рентгеногра-фирования и проверки их герметичности вакуумированием. Про¬свечиванию рентгеновскими и гамма лучами подлежат 100% пере¬сечений вертикальных и горизонтальных швов сварных соедине¬ний первого и второго поясов (считая снизу) и 50% пересечений соединений второго, третьего и четвертого поясов. При из¬готовлении рулонированных полотнищ стенок резервуаров емко¬стью 30000 и 50000 м3 объем контроля сварных заводских соеди¬нений увеличивается.
Многолетняя практика использования индустриального мето¬да сооружения РВС не только в нашей стране, но и за рубежом убедительно доказала высокую его эффективность. Это проявля¬ется: в сокращении объема сборочно-сварочных работ на монтаж¬ной площадке в среднем на 80%; в высоком качестве сварных швов за счёт использования автоматической сварки с двух сторон в заводских условиях; в создании условий для применения более прогрессивного и эффективного поточного метода строительства резервуарных парков.
Кроме того, снижение до минимума протяженности монтаж¬ных сварных соединений стенок, поставляемых в виде рулонированных полотнищ, сокращает потребность в дорогостоящем сва¬рочном оборудовании на месте монтажа.
Затраты труда на монтажной площадке сокращаются в 3-4 раза по сравнению с методом сооружения резервуаров из отдель¬ных листов, продолжительность строительства сокращается в 2-6 раз.
Монтаж одного резервуара емкостью от 100 до 1000 м3, по¬ставляемого в рулонных заготовках, при условии подготовленно¬сти гидрофобного песчаного основания и обеспеченности подъ¬емными и сварочными механизмами, как правило, осуществляется бригадой специалистов-монтажников в составе 5-7 человек за 3-5 суток. Резервуары емкостью от 2000 до 20000 м3 при этих же ус¬ловиях монтируются бригадой в составе 9-15 специалистов-монтажников за 9-30 суток.
В случае одновременного монтажа нескольких резервуаров на одной площадке продолжительность монтажа сокращается. Состав бригады специалистов-монтажников при этом не увеличивается.
 

32. Сферические резервуары, основные элементы конструкции.

Наиболее полно соответствуют требованиям хранения ценных жидких продуктов шаровые (сферические) резервуары номиналь¬ной вместимостью 600 - 2000 м3. Они находят все более широкое применение не только для хранения легких фракций бензина, сжиженного бутана и бутилена, но и также в тех отрас¬лях промышленности, где требуется хранить и перерабатывать жидкие и газообразные продукты, находящиеся под избыточным давлением от 0,25 до 1,8 МПа и обладающие повышенной упруго¬стью паров.
При меньшей вместимости применение шаровых резервуаров нерентабельно, так как они становятся менее экономичными, чем горизонтальные цилиндрические резервуары Нецелесообразно использовать эти конструкции и при давлении свыше 
1,8 МПа, поскольку при таком давлении толщина стенки стальной оболочки достигает большой величины, что приводит к снижению прочност¬ных характеристик стали из-за худшего ее обжатия при прокатке и повышению трудоемкости сварочно-монтажных работ.
Конструкция шаровых резервуаров, методы их изготовления и монтажа постоянно развиваются и совершенствуются в направ¬лении облегчения массы сооружений и уменьшения толщины стенки за счет применения сталей высокой прочности. Постоянно совершенствуются процессы сборки и сварки оболочек резервуа¬ров на строительной площадке с применением манипуляторов.
Наряду с традиционным применением сферических резер¬вуаров в нефтяной, газовой и химической промышленности в по¬следние годы появилась необходимость разработки и применения специальных резервуаров для предприятий группы "Б", где их используют для хранения и переработки различных легкоиспаряющихся жидкостей, технологические процессы, производства которых связаны с наличием избыточного внутреннего давления. По сравнению с применяемыми в этих отраслях цилиндрическими резервуарами сферические резервуары обладают рядом преимуществ: они позволяют улучшить качество хранения и свести к минимуму объем газовой камеры над жидким продуктом, повы¬сить внутреннее давление и исключить потери от испарения, уменьшить расход стали. Их используют не только как емкости для хранения, но и как корпуса технологических аппаратов. Наи¬меньшая площадь поверхности, свойственная сферической форме резервуара, позволяет уменьшить затраты, необходимые для об¬работки и защиты внутренней поверхности от коррозии и ее изо¬ляции от хранимого продукта, что для таких сооружений имеет большое значение.
Выбор раскроя стальной оболочки резервуара зависит, от протяженности сварных швов и количества отходов листовой ста¬ли. Некоторые варианты раскроя оболочки шарового резервуара показаны на рис. 2.10.
Рациональным является вариант а) из лис¬тов размером 2,6x7,5м с отходами стали не более 8,8% и протя¬женностью сварных швов 616 м. Предпочтительны широкие - 3 м и не очень длинные листы - до 8 м. Листы толщиной до 16 мм хорошо вальцуются по сферической поверхности в холодном со¬стоянии на станке Г.С. Сабирова. Листы большей ширины и тол¬щины штампуются на гидравлических прессах при нагреве стали до 800-850 °С.

 
Опоры шаровых резервуаров могут быть различных конст¬рукций.
Резервуары вместимостью 600 м3 обычно опираются на желе¬зобетонный цилиндрический стакан, диаметр которого равен радиусу сферической оболочки, что соответствует цен¬тральному углу охвата 60°. При таком конструктивном решении опорное сечение тонкостенной сферической оболочки резервуара в точках контакта с цилиндрическим стаканом подвергается мощ¬ному воздействию реактивных сжимающих усилий и изгибающих моментов, поэтому для более крупных резервуаров широкое применение получила система опирания, состоящая из отдельных вертикальных или наклонных стоек (обычно из горячекатанных труб ст. 20), прикрепленных к шару по экватору или несколько ниже. Число стоек должно быть кратным числу лепестков. Для резервуаров вместимостью 600 и 900 м3 число стоек равно восьми, при вместимости 2000 м3 -12, 4000 м3 -16.
Низ стоек приваривается к стальным опорным плитам, кото¬рые с помощью анкерных болтов крепятся к кольцевому железо¬бетонному фундаменту. Верх стоек приваривается к оболочке ре¬зервуара через промежуточные фасонные пластинки, радиус кри¬визны которых равен радиусу оболочки резервуара.
Для обеспечения упругого сопряжения сферической оболочки с опорными стойками, при действии ветровой нагрузки и выверки вертикальности опорных стоек при монтажно-сборочных работах, опорные стойки соединяются между собой в упругую единую сис¬тему при помощи диагональных перекрестных связей - стальных тросов или стержней. Связи снабжены натяжными устройствами - талрепами.
Оболочка шаровых резервуаров для хранения жидкостей, не вызывающих коррозии стали, выполняется из низколегированной стали марки 09Г2С с дополнительной гарантией ударной вязкости при отрицательной температуре. Для хранения агрессивных жидко¬стей, вызывающих коррозию стали, применяется двухслойная сталь с основным слоем из углеродистой стали ВМСт.Зсп и плакирующим слоем из нержавеющей стали Х18Н10Т, толщина которого состав¬ляет 10 — 20 % от общей толщины биметалла.
На купольной части резервуара устанавливается специальное технологическое оборудование, а на днище патрубки для технологи¬ческих трубопроводов, люки, лазы и т.п. Сжиженный газ подводится в резервуар по трубопроводу через купол почти до дна резервуара. Выпуск газа производится через трубопровод, расположенный на днище.
 

33. Изотермические резервуары, основные элементы конструкции.

Резервуары, предназначенные для хранения сжиженных газов при низких тем-ах наз-ся изотермическими. 
В практике используются рез-ры двух конструкций: одно- или двухстенные; с 4-мя типами теплоизоляции: экранной, пористой, засыпной, жесткой.
Недостаточная надежность теплоизоляции одностенных резервуаров препятствует большому распространению данных конструкций. Двухстенные рез-ры имеют высокую первоначальную стоимость, однако окупаемость составляет 3-5 лет.
Стенка и днище вертикальных изотер-х рез-ов имеют такую же конструкцию как и резервуары для хранения нефти и нефтипродуктов.
В сферических изотер-х рез-ах обеспечивается низкая тем-ра в сочетании с внутренним давлением.
В трехстенных низкотемпературных рез-ах обычно хранятся две криогенные жидкости. В таких рез-ах вторая криогенная жидкость, расположенная в промежуточной емкости, служит охладителем первой криогенной жидкости в течении длительного срока. Обычно используются такие сочетания:
- кислород внутри -182°С, азот промежуточный -195°С;
- метан -161°С, азот -195°.
 
34. Термическая резка проката. Классификация и области применения.
Раскрой металла осуществляется методами холодной и термической обработки (резки). Их выбор определяется физико-химическими свойствами металла и технико-экономическими показателями.
Термическая резка – способ удаления металла с поверхности тела (проката) или разделения металлического предмета на части путем его проплавления по заданной линии или объему.
Термическую резку в практике аппаратостроения применяют для раскроя металла, совмещенных операций разделительной резки и подготовки кромок под сварку, для вырезки дефектных участков сварного шва, для вырезки отверстий в корпусе аппарата под арматуру и других операций.
В аппаратостроении для сталей различных классов используются следующие виды термической резки: кислородная, кислородно-флюсовая и плазменная.
Термическую резку делят на поверхностную строжку и разделительную (объемную) резку. Кислородная резка основана на том, что разрезаемый металл, подогретый до высокой температуры, окисляется в струе технически чистого кислорода. В качестве горючих газов используют ацетилен, газы природные и попутные нефтедобычи (метан), газы нефтепереработки (пропан, пропан-бутановые смеси).
Кислородная резка в основном применяется для углеродистых сталей. 
Кислородно-флюсовая резка включает процесс подачи порошка в зону ядра пламени и его сгорание. Такой вид резки применяется для нержавеющих сталей и листов больших толщин.
Следующий вид термической резки – плазменная. Для данного процесса используют электрическую дугу и получаемую в ней струю плазмы рабочего газа, температура которого составляет 4-5 тысяч градусов. Это позволяет обрабатывать не только конструкционные материалы, но и практически любые сплавы.
Еще одной из широко используемых операций является воздушно-дуговая строжка металлов. Это наиболее производительный способ удаления дефектных мест сварных соединений, прорубка корня шва, аккуратного удаления заходных планок, скоб прихваток. За счет тепла электрической дуги, горящей между изделием и электродом, металл расплавляется и затем удаляется воздушной струей, которую подают из сопловых отверстий в резаке вдоль образующей электрода.


35. Технология и области применения кислородной резки.
Среди различных способов термической резки довольно широкое распространение получила кислородная резка.
Процесс кислородной резки заключается в локальном нагреве металла до красна и последующем окислении струей технически чистого кислорода. Струя воздуха выделяет расплавленный металл. В качестве горючих газов используют ацетилен, реже газы природные и попутные нефтедобычи (метан), газы нефтепереработки (пропан, пропанобутановые смеси).
Пламя состоит из двух зон: ядро (зона полного сгорания газа) и факел (зона неполного сгорания). Температура достигает 3200-3800оС.
Когда нагретый участок металла становится красным, открывают струю кислорода. Очень важно контролировать скорость резки.
В процессе резки происходит диффузия некоторых элементов в кромку реза (никель и углерод) и образование зоны термического влияния. Поэтому этот слой материала необходимо снять механическим способом.
Область применения кислородной резки включает в основном углеродистые стали. 
Кислородно-флюсовая резка включает процесс подачи порошка в зону ядра пламени и его сгорание. Такой резке подвергают высоколегированную сталь, чугун, сплавы меди и алюминия, зашлакованный металл. В качестве флюсов применяют порошки определенного состава. Так, например, для резки хромистых и хромоникелевых сталей могут быть использованы флюсы следующего состава: железный порошок, кварцевый песок, доломитизированный известняк, двууглекислый натрий, фосфористый кальций.

 
37. Плазменная резка.

  
 
1 - катододержатель; 2 - катод; 3 - корпус плазмотрона; 4 - межэлектродная вставка; 5 - сопло - анод; 6 – плазменный поток; 7- изделие.
Среди всех видов плазменной обработки материалов плазменная резка получила наибольшее распространение, так как в современном машиностроении все шире применяются специальные сплавы, нержавеющие стали, цветные металлы и сплавы на их основе, для которых газокислородная или другие виды резки практически малопригодны. Плазменная резка обеспечивает более высокую производительность по сравнению с кислородной, и при резке черных металлов и сплавов.
Сущность процесса плазменной разделительной резки заключается в локальном интенсивном расплавлении металла в объеме полости реза теплотой, генерируемой сжатой дугой, и удалении жидкого металла из зоны реза высокоскоростным плазменным потоком, вытекающим из канала сопла плазмотрона.
Генерируемая плазмотроном сжатая режущая дуга служит преобразователем электрической энергии в тепловую. Поэтому она как элемент электрической цепи характеризуется электрическими параметрами (током, напряжением), а как источник теплоты - тепловыми (температурой, теплосодержанием). Напряжение сжатой дуги зависит от конструктивных размеров плазмотрона (диаметра и длины канала сопла), от тока, состава и расхода плазмообразующего газа и расстояния от торца сопла до поверхности разрезаемого материала. Температура плазмы является исходным тепловым параметром плазмотрона. Она изменяется как по сечению столба дуги, так и вдоль ее оси. Температура, так же как и напряжение, зависит от многих параметров режима. Определяющими из них являются ток, состав и расход плазмообразующего газа, диаметр столба плазменной дуги (степень сжатия дуги).
Металл. Способ резки.
Плазменно-дуговой. Куслородный (газовая резка). Кислородно-флюсовый. Дуговой. Воздушно-дуговой.
Al и его сплавы.
+
-
-
+
О
Cu и ее сплавы.
+
-
О
+
О
Нержавеющая сталь.
+
-
+
+
+
Малоуглеродистая сталь.
+
+
О
О
+
Чугун.
+
-
+
+
+
Mg и его сплавы.
+
-
-
-
-
Ti.
+
+
О
О
О
Обозначения: + - целесообразный способ резки.
  О - нецелесообразный способ резки.
  - - резка невозможна.

Плазменно-дуговую резку целесообразно применять: при изготовлении из листов деталей с фигурными контурами; изготовление деталей с прямолинейными контурами, не требующих механической обработки; вырезки проёмов и отверстий в металлах; резке полос, прутков, труб и профилей и придания их торцам нужной формы; обработке кромок поковок и подготовке их под сварку; вырезке заготовок для механической обработки, штамповки и сварки; обработке литья.
По сравнению с кислородной плазменно-дуговая резка имеет следующие преимущества: возможность резки на одном и том же оборудовании любых материалов; высокая скорость резки металлов небольших толщин (до 20 мм); использование недорогих и недефицитных газов и отсутствие потребления горючих газов (углеводородов); малые тепловые деформации вырезаемых деталей; относительная простота автоматизации процесса резки, определяемого в основном электрическими параметрами.
Недостатками плазменно-дуговой резки являются: более сложное и дорогое оборудование, включающее источник питания и регулирования дуги; более сложное обслуживание; необходимость применения водяного охлаждения горелки и защитных масок со светофильтрами для резчика; необходимость более высокой квалификации резчика.

 
МАШИНЫ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ 
РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ.
ТИПЫ, ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И РАЗМЕРЫ.
ГОСТ 5614-74
Настоящий стандарт распространяется на машины общего назначения для термической резки листового металла.
1. ТИПЫ
1.1. Машины для термической резки листового металла должны изготавливаться типов и исполнений, указанных в табл. Таблица 1.
Таблица 1
Тип машин Исполнение 
по конструктивной схеме по способу резки по системе контурного управления или способу движения 
Стационарные П - портальные К - кислородные;
Л - лазерные;
Пл - плазменные Л - линейные;
П - программные;
Ф - фотокопировальные 
Пк - портально-консольные М - магнитные;
П - программные;
Ф - фотокопировальные 
Ш - шарнирные М - магнитные;
П - программные;
Ц - с циркульным устройством 
Переносные - К - кислородные;
Пл - плазменные Н - по направляющим;
Р - по разметке;
Ц - по циркулю 
(Измененная редакция, Изм. № 4).
2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И РАЗМЕРЫ
2.1. Основные параметры и размеры стационарных машин должны соответствовать указанным в табл. Таблица 2.
Таблица 2
Исполнение по конструктивной схеме Наибольший размер обрабатываемых листов (сваренных полотнищ), мм Ширина колеи рельсового пути, мм Диапазон регулирования скорости перемещения резаков, мм/мин Потребляемая мощность*, Вт, не более Масса ходовой части**, кг, не более
ширина длина от до***
Ш 1000 1000 - 100 800;
1600;
2000;
4000;
6000;
8000;
10000;
12000 120 200
Пк 1000 2000;
4000;
6000;
8000;
12000;
20000;
24000 1600 1000 600
1300 2100 1500 750
2000 2400 1500 900
П 1000 1500 70 800 350
1500 2000 1300 700
2000 2700 1800 920
2500 3300 3400 1230
3200 4000 3600 1900
3500 4500 3600 1960
3600 4500 3600 2000
5000 6500 4400 2600
6500 8000 5800 2900
8000 9500 7100 3500
10000 11500 8900 4200
12000 13600 10500 4800