Сварка системы аварийного охлаждения

ВВЕДЕНИЕ
 
Целью моего курсовогопроекта является разработка, сборка и сварка системы аварийного охлаждения зоны.Типовая система аварийного охлаждения активной зоны состоит из двух узлов:пассивного и активного.
Пассивный узелпредназначается для первоначального быстрого залива активной зоны водой сдобавкой борной кислоты при разрыве трубопровода первого контура, которыйприводит к быстрому падению давления и обезвоживанию активной зоны. В неговходят емкости САОЗ, соединенные трубопроводами с корпусом реактора. Емкостьсистемы аварийного охлаждения зоны (САОЗ) представляет собой сосуд высокогодавления, расположенный вертикально. В рабочем состоянии емкость заполненаводой, содержащей борную кислоту (поглотитель нейтронов), и азотом. Емкость САОЗпредназначена для обеспечения экстренного залива активной зоны реакторанеобходимым количеством теплоносителя в первый момент аварийной ситуации,связанной с большой течью теплоносителя из первого контура. Давление в емкостиСАОЗ создается азотом. Система аварийного охлаждения зоны состоит из четырехнезависимых друг от друга емкостей, каждая из которых соединена трубопроводом скорпусом реактора. Подача теплоносителя от двух емкостей производится впространство над активной зоной, а от двух емкостей – под активную зонуреактора. Максимальная авария, на которую рассчитана система аварийногоохлаждения зоны: мгновенный поперечный разрыв главного циркуляционноготрубопровода. Активный узел САОЗ состоит из двух независимых контуров:аварийного расхолаживания и аварийного впрыска бора. Контур аварийногорасхолаживания реактора предназначен для расхолаживания реактора послеотработки пассивного узла САОЗ. Кроме того, этот контур используется дляпланового расхолаживания реактора. Контур аварийного впрыска бора предназначендля создания и поддержания подкритичности активной зоны, а также подпитки приаварийном расхолаживании. А в его состав входят насосы аварийного впрыска бора,бак запаса концентрированного раствора бора, трубопроводы и арматура.Актуальностью данного проекта является то, что системам безопасности АЭСуделяется исключительно большое внимание т.к. это безопасность персонала АЭС ивсех жителей города. Аварии на АЭС могут привести к необратимым последствиям иэкологическим катастрофам.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
 
1.1 Характеристика заданной сварной конструкции
 
Даннаясварная конструкция т.е система аварийного охлаждения активной зоны реактораработает под давлением. Система представляет собой сосуд высокого давлениярасположенный вертикально. В рабочем состоянии емкость заполнена водой,содержащий борную кислоту и азот.
Системуаварийного охлаждения активной зоны изготавливают в соответствии с«Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих поддавлением. ПБ 03-576-03» относятся к группе сосуда 3.
Данное сварное соединениепредставляет собой цилиндрическую обечайку, к которой привариваются фланцы ипатрубки. Диаметр обечайки 1200 мм, толщина стенки 30 мм, длина 1285 мм.Рабочее давление 1,6 МПа.
Испытание сосудов должнопроводиться с крепежом и прокладками, предусмотренными в техническойдокументации.
Разность температурстенки сосуда и окружающего воздуха во время испытания не должна вызыватьконденсацию влаги на поверхности стенки сосуда.
При заполнении сосудаводой должен быть удален воздух из внутренних полостей. Пробное давление пригидравлическом испытании должно контролироваться двумя манометрами. Послепроведения гидравлического испытания вода должна быть полностью удалена.
Данная конструкцияявляется технологичной, все швы доступны возможна сварка швов механизированными автоматическим способами сварки. В связи с тем что конструкция подверженавысокому рабочему давлению контроль швов производим внешним осмотром иультразвуком.
 

1.2 Обоснованиевыбора марки стали сварной конструкции
 
Выбор марки стали дляконструкции зависит от множества различных факторов, главным из которыхявляются условия в которых она будет работать, и свариваемость стали.
Данная сварнаяконструкция, т.е система аварийного охлаждения активной зоны сделана из стали20К. Данная сталь является конструкционной и является низкоуглеродистой так каксодержание в ней углерода 0,16%. Назначение данной стали это сварные узлыкотлов и сосудов, трубопроводов.
Таблица 1 Химический состав сталиМарка стали ГОСТ Содержание (не более) % 20К 5520-79
Сера-0,04;
Фосфор-0,04
Медь-0,3
Таблица 2 Механические свойства сталиМарка стали
Временное сопротивление разрыву, МН/м2
Предел текучести, Мн/м2 Относительное удлинение, % Относительное сужение, % Удельная вязкость 20К 41 25 23 35 5
Определяемтехнологическую прочность стали 20К по химическому составу, путем определенияэквивалента углерода по формуле, %
/>
где    С-содержаниеуглерода, %;
Mn-содержание марганца, %;
Ni-содержание никеля, %;
Cr-содержание хрома, %;
Si-содержание кремния, %;
P-содержание фосфора, %;
Cu-содержание меди, %.
/>
По произведенному расчетуэквивалент углерода составил 0,26% и толщина стали 36мм, следовательно,подогрев металла не нужен. Сталь хорошо сваривается.
1.3Технические условия на прокат, заготовки и детали
Входной контроль металла(труб, листов, профильного проката), конструктивных элементов обечаек итрубопроводов, для изготовления, монтажа или ремонта энергетического, объекта,включают следующие контрольные операции:
- проверку наличия сертификата,полноты приведенных в нем данных и соответствия этих данных требованиямстандарта, технических условий или конструкторской документации;
- проверку наличия маркировки исоответствии ее сертификатным или паспортным данным;
- осмотр металла и конструктивныхэлементов для выявления поверхностных дефектов и повреждений.
При отсутствиисертификата или неполноте сертификатных данных применение этого металла можетбыть допущено только после проведения испытаний, подтверждающих соответствиеметалла всеми стандартами.
В ходе проведенияиспытаний выявляют химический состав, физические свойства, а так же определяютсвариваемость стали.
Конструктивные элементы,не имеющие заводского паспорта (сертификата), не могут быть допущены для дальнейшегопроизводства (монтажа, ремонта, укрупнения).
Настоящий стандартраспространяется на листовую горячее катаную сталь шириной 500мм и более,изготовленных из листов толщенной от 0,40 до 160мм и рулонах толщиной от 1,2 до12 мм. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1969-79 для стали толщенной от 1до 2,8 мм и СТ СЭВ 3901-82 для стали толщиной от 3 до 160 мм.
Листовая стальподразделяется:
— по точности проката:
а) повышенной точности — А;
б) нормальной точности –Б;
— по пластичности:
а) повышенной пластичности– ПО;
б) высокой пластичности –ПВ;
в) улучшеннойпластичности – ПУ;
г) нормальнойпластичности – ПН.
1.4Технические условия на сборку
 
На всех, поступающих намонтажную площадку деталях, до начала сборки, мастером (или другимответственным лицом) должно бать проверено наличие клейм, маркировки, а такжесертификатов завода-изготовтиеля, подтверждающих соответствие деталей ихназначению. При отсутствии клейм, маркировки или сертификатов детали кдальнейшей обработке не допускаются. При подготовке стыковых соединений подсварку необходимо проверить их соответствие чертежам и требованиям НТД.
Следует также проверить:
-соответствие формы,размеров и качества подготовки кромок предъявляемым требованиям (обработкуфасок под сварку и размеры кромок проверяют специальными шаблонами);
-качества зачисткиповерхностей свариваемых деталей;
-правильность выполненияпереходов от одного сечения к другому;
-соответствие минимальнойфактической толщины деталей, подготовленных под сварку установленнымидопусками.
Непосредственно передсборкой изготовленные под сварку кромки и прилегающие к ним участкиповерхностей деталей должны быть зачищены до металлического блеска иобезжирены, а так же необходимо проконтролировать зазор сварного соединения взависимости от толщины металла и в соответствии с ГОСТ. Ширина зачищенныхучастков, считая от кромки разделки, должна быть не менее 20 мм. При сборкестыка необходимо предусмотреть возможность свободной усадки металла шва впроцессе сварки; не допускается выполнять сборку стыка с натягом.
 
1.5Технические условия на сварку
 
Сварку конструкций должныпроизводить сварщики, прошедшие теоретическую и практическую подготовку иимеющие удостоверения, устанавливающие их квалификацию и характер работ, ккоторым они допущены.
Производить ее можнотолько после приемки ОТК сборки под сварку. Поверхности, подлежащие сварке,должны быть тщательно очищены от ржавчины, грязи, масла, влаги. Способ сваркизависит от условий производства, технологических и технико-экономическихданных.
Сварка конструкций должнапроизводиться в соответствии с технологическим процессом, устанавливающимпоследовательность сборочно-сварочных работ, способ сварки, сварочнуюаппаратуру, источник питания, приспособления и вспомогательное оборудование,сварочные материалы, порядок наложения сварных швов, режимы сварки и т.д.
Чертежи конструкциидолжны предусматривать такое расположение, а технологический процесс такойпорядок наложения сварных швов, чтобы усадочные напряжения и деформацииэлементов конструкции были минимальными.
При выборе режима сваркинеобходимо учитывать влияние элементов режима на размеры, форму и состав шва.Правильность выбора режима следует проверять технологической пробой наконтрольных образцах, изготовленных из материала той же марки и толщины и с тойже подготовкой поверхности под сварку, как у свариваемых деталей.
При многопроходной сваркешвов стыковых соединений не допускать совмещения кратеров в одном сечении.Каждый последующий проход должен накладываться после тщательной зачистки отшлака предыдущего прохода.
Сварка должнапроизводиться при плюсовой температуре, выполнение работ при минусовойтемпературе следует производить по специальной технологии, разработанной длякаждого конкретного случая. На участке, где производятся работы, допускаетсяколебание напряжения питающей сети в пределах ±10%.
1.6Технические условия на сварочные материалы
 
Сварочная проволока,изготовляемая по ГОСТ 2246-70 и по специальным техническим условиям,применяемая при газовой и электрошлаковой полуавтоматической и автоматическойсварке под флюсом и защитных газах.
На поступившей, на заводсварочной проволоке должны быть сертификат и бирки с указанием марки проволоки,номера плавки и химического состава, государственного стандарта на проволоку,наименования или товарного знака предприятия-поставщика.
Цех должен получатьпроволоку со склада обязательно с сертификатом и контрольным химическиманализом. Перед употреблением сварочная проволока должна быть очищена от грязи,масла, ржавчины. Очищать проволоку можно химическим травлением на специальныхочистно-намоточных устройствах или дробеструйной очисткой. Очищенная проволокадолжна хранится в местах, исключающих ее загрязнение и попадание на нее влаги.
Для сварки на автоматах иполуавтоматах проволоку наматывают в кассеты. На поверхность кассеты должнаприклеиваться этикетка с указанием марки намотанной проволоки, ее диаметра иномера плавки. Этикетку заверяют производственный мастер, ОТК и лицо,производившее намотку.
Флюсы, применяемые длясварки, должны соответствовать ГОСТ 9087-69. На каждом мешке, ящике, бочкедолжна быть наклеена этикетка с указанием завода-изготовителя, номера партии,марки флюса и грануляции.
Перед использованием флюснеобходимо просушить в течении 2-3 часов; стекловидный при температуре 100-1200С, пензовидный – при температуре 300-3500С.
1.7 Технические условия на контроль и приемку готовой сварной конструкции
 
Качествопродукции согласно ГОСТ 15467—79 есть совокупность свойств продукции,обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности всоответствии с ее назначением. Показатели качества сварных соединенийопределяют путем их контроля как совокупность ряда свойств, таких, какнадежность, степень работоспособности, прочность, структура металла шва иоколошовной зоны, коррозионная стойкость, отсутствие дефектов, число и характерисправлений и т. п.
Этапыорганизации контроля в сварочном производстве должны включать последовательновсе стадии:
-         контрольдокументации на стадии проекта — выбор конструкции соединений и технологиисборки-сварки; выбор основного металла, обоснование норм допустимых дефектов иплана контроля; выбор метода контроля и обеспеченна дефектоскопичностиконструкций и т. д.;
-         контрольконструктивно-технологических факторов — проверка подготовки производства,условий, качества и точности заготовки—сборки, подготовки и хранения исходныхматериалов, паспортизации и дисциплины сварщиков, режимов сварки, аппаратуры ит. п.;
-         контроль продукции— рациональное использование разрушающих и неразрушающих методов контроля.Наряду с контролем сварных соединений как готовой продукции необходимпооперационный контроль отдельных швов.
На всехстадиях технологии необходима проверка качества самих контрольных операций:метрологическая проверка приборов, контроль соблюдения режимов,чувствительности и достоверности дефектоскопии, дефектоскопических материалов,квалификации и состояния операторов и т. п.
Высокоекачество соединений зависит в первую очередь от уровня и состояниятехнологического процесса производства. Обнаружение дефектов служит сигналом нетолько к отбраковке продукции, но и к корректировке технологии.
 

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯЧАСТЬ
 
2.1 Выборметодов получения заготовки
 
Выбор методов получениязаготовки имеет цель, установление рациональных способов и последовательностирабочих операций по изготовлению деталей, входящих в заданную сварнуюконструкцию. От степени совершенства методов получения заготовок и деталей взначительной степени зависит расход металла, количество операций и ихтрудоемкость, себестоимость процесса изготовления деталей и изделия в целом. Навыбор способа заготовок и деталей изделия влияют следующие факторы: маркаматериала, его физико-химические свойства, размеры и конструктивные формыдеталей, тип производства и объем выпуска продукции, характер применяемогооборудования. Также при поступлении основных материалов в заготовительномотделении цеха металлы подвергаются предварительной обработке. Операциями такойпервичной обработки являются: правка материалов, вырезка заготовок,производимая для облегчения транспортировки и дальнейших операций поизготовлению деталей. Перед подачей материала в заготовительный цехцелесообразно провести отчистку от загрязнений и правку металлов. Даннаясварная конструкция производится дробеструйной отчисткой т.к. данная сварнаяконструкция имеет большие габариты и является ответственной деталью. Так какданная сварная конструкция производится дробеструйной отчисткой, топроизводительность такой очистки составляет 75%. После черновой обработкиданной сварной конструкции применяется ряд других операций: зачистка и очистка.Зачистку проводят в целях получения гладкой поверхности после дробеструйной очистки.Отчистку деталей производят после того, как детали были соединены посредствомсварки.

Таблица 3 Технологическийпроцесс изготовления из листа обечайкиНомер операции Наименование и краткое содержание операции Оборудование Инструмент, средства по ТБ
005
010
015
020
025
030
035
040
045
050
Входной контроль
Перемещение
Правка
Перемещение
Разметка
Резка
Очистка
Перемещение
Обработка кромок
Контрольная
Настил плитный
Кран балка
Листоправильный пресс
Кран балка
Настил плитный
Резак РВДУ-500-1
ГОСТ 10796-74
Машина пневматическая шлифовальная ИП 2009 ГОСТ 12634-80
Кран балка
Токарно-корусельный станок БОРЕЦ C5250
Настил плитный
Рулетка Р-10, ГОСТ 7503-89
Стропы, тросы
Стропы, тросы
Линейка 300 ГОСТ 427-75,
Рулетка ГОСТ 7502-89,
Защитные очки 3Н12-Г-3
ГОСТ 12 4 013-85
Круг шлифовальный 14А50-НСТЗБУ40м/сР ГОСТ 23182-78
Стропы, тросы
3Н-55-Г3
Штангенциркуль ШЦ 1-250-630 ГОСТ166-89
 
2.2 Выборспособа сборки
В зависимости от типапроизводства, особенностей конструкции и оснащенности сборочного цеха сборкаможет производиться на одном неподвижном месте, к которому подаются все деталии узлы, инструмент и приспособление, либо при перемещении изделия от одногорабочего места к другому: при этом на каждом рабочем месте устанавливаетсяопределенная деталь или узел. Кроме того, в зависимости от ранее указанныхфакторов, существует два вида сборки
 - сборка конструкции изотдельных деталей — подетальная методом наращивания
— сборка из отдельныхузлов – поузловая, на которые расчленяют конструкцию. В серийном и массовомпроизводстве сборка ведется на специальных сборочных стендах, или в специальныхсборочно-сварочных приспособлениях. Они обеспечивают требуемое расположениевходящих в узел деталей и точность сборки изготавливаемого узла в соответствиис требованиями и технических условий на сборку. Кроме того, сборочныеприспособления обеспечивают сокращение длительности сборки и повышение точностисборки, и улучшение качества готовой сварной конструкции. Собираемые под сваркудетали крепятся в приспособлениях и на стендах с помощью различного видавинтовых, рычажных, пневматических и других зажимов, также электродуговой сваркойприхватки. Данную сварную конструкцию, т.е. систему аварийного охлажденияактивной зоны собирается по детальным способом, т.к. данная сварная конструкциясостоит из отдельных деталей: фланца, обечайки, патрубков, перегородок ипланок. Также данная сварная конструкция собирается на одном специальномрабочем месте, куда подаются специальные инструменты и детали данной сварнойконструкции. Данная сварная конструкции собирается из деталей, которые в случаеполомки нельзя заменить, так как сосуды системы аварийного охлаждения активнойзоны требует свойство герметичности, что усложняет ремонт данной сварнойконструкции. Сначала устанавливаем обечайку на ролико-опорный стенд, подводимднище за проушину к обечайки и привариваем винтовую стяжку к обечайке, и днищучтобы установить зазор под сварку. После сварки обечайки с днищем подводим запроушину и устанавливаем фланцы и патрубки, выставляем зазоры, с помощью упоровиз листового профиля прихватками закрепляем к обечайке или днищу.
2.3 Выбори технико-экономическое обоснование выбора способа сварки
 
Данная сварнаяконструкция, т.е. система аварийного охлаждения активной зоны, свариваетсяавтоматической сваркой под флюсом. При выборе способа сварки проводятэкономическое сравнение. Для этого производят расчеты стоимости сварки одногопогонного метра наплавленного металла по тем показателям, которые зависят отспособа сварки. Такое сравнение стоимости одного погонного метра наплавленногометалла при различных способах сварки даст возможность сделать вывод о применениинаиболее экономичного способа сварки. Для сварки данной сварной конструкцииприменяют два способа сварки: полуавтоматическую в среде углекислого газа иавтоматическую сварку под флюсом. Определим стоимость одного погонного метрашва при этих двух способах сварки. Определяем площадь сечения шва приавтоматической сварке
/>

Рисунок 1
/>,
/>,
/>,
/>.
/>,
/>,
/>,
/>.
В соответствии с ГОСТ14771-79 для металла толщиной 36 мм применимо по технологическим даннымстыковых соединений С25:
Определяем площадьсечения шва при полуавтоматической сварке в углекислом газе,/> /> /> /> /> /> /> /> />

Рисунок 2
/>,
/>,
/>,
/>.
/>,
/>,
/>,
/>.
Определяем стоимостьсварочных материалов. Для этого необходим расход сварочных материалов при двухспособах. При автоматической сварке под флюсом стали 20К применяем проволокуСв-08А и флюса АН-22. При полуавтоматической Св – 08А.
Расчет расхода сварочнойпроволоки при полуавтоматической сварке в углекислом газе, кг

/>
где />-масса проволоки;
/>-масса наплавки.
/>
Расчет расхода сварочнойпроволоки при автоматической сварке под флюсом, кг
/>
где />-масса проволоки;
/>-масса наплавки.
/>
Масса наплавленногометалла на 1 погонный метр при автоматической сваркой под флюсом шва находитьсяпо формуле, кг/м
/>
где />-плотность наплавленногометалла (для стали 7,8 г/ />)
-при автоматическойсварке под флюсом:
/>
-при полуавтоматическойсварке в углекислом газе:
/>
Коэффициент расходапроволоки при автоматической сварке под флюсом />=1,02;при полуавтоматической сварке в углекислом газе /> =1,12.
Расход флюса определяетсяпо расходу проволоки и коэффициенту расхода флюса />ина 1 погонный метр составляет кг/м

/>,
При сварке стыковыхсоединений со скосом кромок применяют />=1,2.
Тогда расход флюса на 1погонный метр шва составит:
/>
Расход углекислого газа Нr находится из соотношения, л
/>,
где q – удельный расход газа, л/мин;
To – основное время сварки одногопогонного метра шва;
Lшв – длина шва, м;
1,2 – коэффициент,учитывающий расход газа при настройке и продувке шлангов.
Согласно режимамполуавтоматической сварки в углекислом газе удельный расход газа равен 15л/мин.
Рассчитаем основное времяполуавтоматической сварки в среде углекислого газа одного погонного метра шварассматриваемого продольного стыка рамы по формуле или определим по нормативнойдокументации, мин
/>
-при полуавтоматической всреде защитного газа:
/>
-при автоматическойсварке под слоем флюса:
/>
Тогда расход углекислогогаза на один погонный метр составит, л
/>,
/>.
Один килограммуглекислоты дает 509 литров углекислого газа. Исходя из этого, расходуглекислоты на сварку одного метра шва составит, кг
/>,
/>.
Стоимость сварочныхматериалов определяется, исходя из расходов их и цены за килограмм. Ценапроволоки СВ-08А диаметром 5 мм, за одну тонну составит 70000 рублей,следовательно, 1 килограмм проволоки равен 70 рублей.
Тогда стоимость сварочнойпроволоки Сп составит, руб
-при автоматическойсварке под флюсом:
/>,
/>.
-при сварке в средеуглекислого газа:
/>
/>
Цена одного килограммауглекислоты 15 рублей, тогда стоимость газа составит, руб
/>,
/>.
Стоимость сварочныхматериалов автоматической сварке. Цена флюса составит 40 руб/кг, тогдастоимость флюса на один погонный метр шва составит, руб
/>,
/>.
Определяем основнуюзаработную плату сварщика, выполняющего 1 погонный метр шва. Примем разрядработы при обоих способах сварки – четвертым. При этом часовая тарифная ставкарабочего сварщика составляет 50 рублей час, а норма штучного времени сваркиодного погонного метра шва при полуавтоматической сварке и автоматической подфлюсом рассчитывается по формуле, мин
-при автоматическойсварке под флюсом:
/>,
/>.
-при сварке в средеуглекислого газа:
/>,
/>.
или определяем понормативам.
Основная заработная платаопределяется по формуле, руб
/>
Тогда основная заработнаяплата сварщика, выполняющего, один погонный метр шва составит:
-при полуавтоматической сварке в среде углекислогогаза:
/>,
/>.
-при автоматической сварке под флюсом:
/>,
/>.
Амортизационныеотчисления и расходы на текущий ремонт устанавливаются в процентах от удельнойстоимости оборудования, принятого для выполнения полуавтоматической сварки всреде углекислого газа – ПДГ-508 с горелкой А-1231-5Г2 и источником питанияВДУ-506, а для автоматической сварке под флюсом А – 1416 и источник питания КИУ1201.
Стоимость автоматаПДГ-508 в комплекте с источником питания ВДУ-506 и горелкой А-1231-5Г2 составит67760 рублей, а стоимость автоматической сварке под флюсом А – 1416 и источникпитания КИУ 1201 составит 600000 рублей. Для нахождения удельной стоимостиоборудования, отнесенной к одному погонному метру сварки, необходимо знатьпроизводительность поста сварки. Действительный годовой фонд времени работыоборудования 3975 часов, коэффициент использования поста – 0,8. Тогдапроизводительность поста полуавтоматической сварки определяем по формуле:
/>
Тогда производительностьпоста сварки при сварке под флюсом
/>,
/>.
при сварке в углекисломгазе:
/>,
/>.
Удельная стоимостьоборудования определяется по формуле:
/> 

И составит приавтоматической сварке под флюсом:
/>,
/>.
при полуавтоматической всреде углекислого газа:
/>,
/>.
Коэффициент 1,08учитывает транспортные, заготовительно-складские расходы и расходы по монтажусварочного оборудования устанавливаются в зависимости от цены единицыоборудования.
Нормы амортизационныхотчислений и расходов на текущий ремонт сварочного оборудования составляет34,2% и 10%.
Определяемамортизационные отчисления и расходы на текущий ремонт, отнесенные к одномупогонному метру сварки:
/> 
Указанные расходысоставят при автоматической сварке под флюсом:
/>,
/>.
при полуавтоматическойсварке в углекислом газе:
/>,
/>.
Определяем стоимостьрасходуемой при сварке электроэнергии по удельному расходу и массенаплавленного металла. Удельный расход электроэнергии при полуавтоматическойсварке на постоянном токе 5-6 кВт×час/кг.
Цена одного кВт×час устанавливается по заводскимданным. Цена одного кВт×час равна 4 рублям, стоимость энергии, расходуемой, на один погонный метршва составит, руб
при автоматической сваркепод флюсом:
/>,
/>.
при полуавтоматическойсварке в углекислом газе:
/>,
/>.
Результаты расчетов сводимв таблицу 4
Таблица 4 Статья расходов Расходы, руб При полуавтоматической сварке При автоматической сварке под флюсом Стоимость сварочной проволоки 224 245
Стоимость углекислого газа
Заработная плата
2,1
 7,9
-
5,9 Амортизационные отчисления и расходы на текущий ремонт 3,2 28 Стоимость электроэнергии 4,8 9,2 ИТОГО 242 288,1
Расчет показал, чтосебестоимость одного погонного метра сварки ниже при полуавтоматической в средеуглекислого газа, но все равно мы выбираем автоматическую сварку под флюсомт.к. при выполнении годовой программы выпуска целесообразней использование АСФ,кроме того она имеет следующие преимущества: при АСФ уменьшается скоростьохлаждения по сравнению с РДС; больше удаляется газов из металла шва и сплываютшлаковые включения шва; металлы имеющие мелкозернистую структуру более стойкимк образованию трещин; имеет лучшие прочные свойства по этому добавлениеэлементов модификаторов Al,Ti,V может измельчить структуру зерна; расплавленный флюсзащищает зону горения дуги от воздействия атмосферных газов и значительноулучшает качество шва.
2.4 Последовательностьсборочно-сварочных операций
 
При изготовлении сварныхконструкций сборочно-сварочные операции выполняют различной последовательности.Возможны следующие схемы технологического процесса сборки:
— сборка конструкций вцелом с последующей сваркой;
— последовательноечередование сборки и сварки;
— сборка и сваркатехнологических узлов, подузлов, а затем сборка и сварка конструкции в целом.
2.5 Выборсварочных материалов
 
При автоматической сваркепод флюсом используют плавленый флюс АН-22 для сварки углеродистых,низколегированных и среднелегированных сталей. Общие принципы выбора сварочныхматериалов можно характеризовать следующими условиями:
-обеспечение требуемойэксплуатационной прочности сварного соединения, т.е. определенного уровнямеханических свойств.
 -обеспечение необходимойсплошности металла шва, т.е. без пор ит.д.
 -отсутствие холодных игорячих трещин
 -получение комплексаспециальных свойств металла шва, т.е. жаропрочности и жаростойкости.
Таблица 5 Химическийсостав флюсаМарка проволоки Массовая доля, % SiO MnO CaO MgO AlO АН-22 18-22 7-9 12-15 12-15 19-23
Таблица 7 Химическийсостав проволокиМарка проволоки Содержание не более, % C Si Mn Cr Ni S P Al Св-08А 0,1 0,03 0,35-0,6 0,12 0,25 0,03 0,03 0,001
 
2.6 Выборрода тока и полярности
При сварке применяютсякак переменный, так и постоянный ток.
Постоянный ток имеет, топреимущество, что дуга горит устойчивее. Но переменный ток дешевле, поэтому егоприменение при сварке предпочтительнее. Но есть способы сварки при которыхприменяют только постоянный ток. Сварка в защитных газах и под флюсомвыполняется на постоянном токе обратной полярности. Электроды с основнымпокрытием тоже требуют постоянного тока Обратной полярности. Полярность тока всвою очередь влияет на глубину проплавления, химический состав шва и качествасварного соединения. Так как данная сварная конструкция варится в средезащитных газов, то сварку будем производить на постоянном токе обратнойполярности. Так как данная сварная конструкция очень ответственная и требуетгерметичности, то сварка на постоянном токе очень идеально подходит т.к. припостоянном токе дуга горит устойчивее и поэтому сварка будет проходить очень хорошоспособствуя отличному наложению шва и хорошему его качеству. Сварка напостоянном токе подходит для данной сварной конструкции не только из-за тогочто устойчиво горит дуга, но и потому что при сварке данной сварной конструкциипостоянным током это уменьшит число сварочных дефектов.
2.7 Выбори расчет режимов сварки
Режимом сварки называютсовокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получениесварных соединений заданных размеров, формы и качества. При всех дуговыхспособах сварки такими характеристиками являются следующие параметры: диаметрэлектрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещенияэлектрода вдоль шва, род тока и полярности. На форму и размеры влияют не толькоосновные параметры сварки, но и такие технологические факторы, как наклонэлектрода, его вылет, конструктивная форма соединения и величина зазора.Рассчитаем режимы при автоматической под флюсом, мм
/>,
где с — величинапритупления, мм;
е — ширина шва, мм;
q — высота шва, мм;
/> — угол разделки, мм;
/> — площадь наплавки, />.
 />.
При сварке многопроходныхшвов необходимо определит число проходов по формуле, шт
/>
/>
Определим силу сварочноготока при автоматической сварке под флюсом, А

/>
где />-глубина проплавленияосновного металла при двухсторонней сварке, мм;
/> — коэффициент пропорциональности, мм/100А,колеблется от 1 до 2.
/>
/>= с +(2-3)
 />=6+(2-3)=9.
 Расчет скорости подачипроволоки при автоматической сварке под флюсом, м/ч
/>,
где /> - скорость подачисварочной проволоки, м/ч;
/> — диаметр электрода, мм.
 />.
Расчет скорости сваркипри автоматической сварке под флюсом, м/ч
/>,
где /> - скорость сварки, м/ч;
/> — сварочной ток, А.
 />.

2.8 Проектированиесборочно-сварочных приспособлений, выбор обоснование выбора оборудования
Выбори проектирование сборочно-сварочных приспособлений производится в соответствиис предварительно избранными способами сборки и сварки узлов и в целом заданнойсварной конструкции. Этот этап проектирования технологического процесса являетсяодним из основных. Поэтому при разработке техпроцесса сборочно-сварочных работна заданную сварную конструкцию необходимо установить рациональный,качественный и количественный состав требуемой оснастки и технологическогооборудования. Данную сварную конструкцию, т.е. система аварийного охлаждениязоны, которая работает под давлением будет собираться в специальномсборочно-сварочном цеху. Данную сварную конструкцию будут собирать на роликовомстенде, это поможет при сборке и сварке. Недопустимо что бы система аварийногоохлаждения зоны в процессе сборки и сварки находилась в не правильном положениит.к. это повлияет на правильность сборки и сварки. Так как данная сварнаяконструкция очень ответственная, то нельзя допустить дефектов при сварке исборке поэтому во время сборки проводят контроль и поэтому данную сварнуюконструкцию устанавливают на роликовый стенд, который позволит установитьданную сварную конструкцию в нужном положении, что обеспечить быстроту икачество сварки. Роликовый стенд состоит из: роликов; сварочной головки дляАСФ; тележки; подъемный балкон.
2.9 Выборметодов контроля заданной сварной конструкции
 Контроль необходим дляпредупреждения появления дефектов в швах, а также для определения качестваготовых изделий. Контроль производится перед сваркой, в процессе ее и послесварки изделия или узла. Перед сваркой проверяют качество исходных материалов,правильность выбора сварочного оборудования, газовых и электрических приборов –эту стадию называют предварительным контролем. При сварке проверяютправильность выполнения отдельных операций соблюдение режимов сварки исоблюдение заданного порядка наложения швов. Систематически проверяютисправность оборудования – эту стадию называют операционным контролем впроцессе сварки. По сварки проверяют качество швов готового изделия – этуоперацию называют окончательным. Основные критерии, которые должны быть принятыво внимание при назначении контроля:
 -категорияответственности соединений или изделий;
 -недопустимостьдефектов, рассчитываемая на основе анализов прочности и надежности соединений;
 -допустимый уровеньдефектов, назначаемый исходя из эксплуатационных и технологических условийгруппы ответственности изделия;
 -чувствительность методаконтроля;
 -производительностьконтроля;
 -стоимость контроля.
 Так как данная сварнаяконструкция является ответственной конструкцией, применим радиационный методконтроля — это даст возможность точно определить наличие сварных дефектов. Дляданной сварной конструкции выбираем УЗК-контроль. Ультразвуковой контрольоснован на способности ультразвуковых волн проникать в металл на большуюглубину и отражаться от находящихся в нем дефектных участков. В процессеконтроля пучок ультразвуковых колебаний от вибрирующей пластинки-щупа(пьезокристалла) вводится в контролируемый шов. При встрече с дефектнымучастком ультразвуковая волна отражается от него и улавливается другойпластинкой-щупом, которая преобразует ультразвуковые колебания в электрическийсигнал.
Эти колебания после их усиления подаются на экран электронно-лучевойтрубки дефектоскопа, которые свидетельствуют о наличии дефектов. По характеруимпульсов судят о протяженности дефектов и глубине их залегания. Ультразвуковойконтроль можно проводить при одностороннем доступе к сварному шву без снятияусиления и предварительной обработки поверхности шва.
Ультразвуковой контроль имеет следующие преимущества: высокаячувствительность (1 — 2%), позволяющая обнаруживать, измерять и определятьместонахождение дефектов площадью 1 — 2 мм2; большая проникающая способностьультразвуковых волн, позволяющая контролировать детали большой толщины;возможность контроля сварных соединений с односторонним подходом; высокаяпроизводительность и отсутствие громоздкого оборудования. Существеннымнедостатком ультразвукового контроля является сложность установления видадефекта. Этот метод применяют и как основной вид контроля, и какпредварительный с последующим просвечиванием сварных соединений рентгеновскимили гамма-излучением.
Для данной конструкциииспользуем дефектоскоп УД2-102 «Пеленг». Этот дефектоскоп используютдля контроля сплошности сварных соединений труб, котлов и другихметаллоконструкций. Прибор позволяет:
— работать в опасных условиях и втруднодоступных местах, на высоте и в при низких температурах (взрывозащищенноеисполнение, рабочая температура до -30°С, масса со встроенными аккумуляторами 2кг);
— снизить вероятностьпропуска дефектов (шестиступенная ручная регулировка ВРЧ, В-развертка, режимодновременного выравнивания чувствительности);
— повысить производительностьи облегчить работу оператора (создание до 100 настроек: режим индикациираспространения ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии);
— документироватьрезультаты контроля (протокол В-развертки и протокол А-развертки.)
Прибор позволяет выявлятьвнутренние дефекты в широкой номенклатуре изделий из металла, пластмасс и др.материалов со скоростью распространения ультразвуковых колебаний 300-9999 м/с.С помощью дефектоскопа возможно определение уровня различных жидкостей вемкостях. Для удобства пользователей в дефектоскопе есть таблица скоростейраспространения ультразвуковых колебаний для большого количества твердыхматериалов и жидких сред. При этом автоматически выбирается значение скоростидля определенного типа волны. Также у оператора имеется возможность коррекциипредлагаемого дефектоскопом значения.

3.ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ
 
3.1Определение норм времени на сборочно-сварочные работы
Продолжительность временисборки узлов под сварку зависит от характера и конструктивной сложности узла, еговеса и размеров, количество собираемых деталей, а также применяемых при сборкеприспособлений инструменты. Норма времени на сборку металлоконструкций подсварку состоит из подготовительно-заключительного, вспомогательного и основноговремени.
Подготовительно-заключительноевремя – включает в себя время затрачиваемое рабочим на получениепроизводительного задания, указание и инструктаж мастера.
Основное время- это времясборки металлоконструкции под сварку в течении которого происходит координация,крепление и соединение входящих в конструкцию деталей или узлов.
Вспомогательное время — затрачивается на доставку деталей и узлов к месту сборки проверку и качестводеталей и узлов.
Определим основное времядля данной сварной конструкции, мин
/>
/>
Расчет штучного временисборки, мин
/>,
где /> — штучное время, взятое изнормативных карт на выполнение отдельных укрупненных переходов сборочных работ,мин
/>.
Расчет штучного времениавтоматической сварки производится по формуле, мин
/>,
где /> - основное время сваркиодного погонного метра шва, мин;
/> - вспомогательное время на одинпогонный метр шва, зависящее о длинны шва, мин;
/> — длинна шва, м;
/> — вспомогательное время связанное сизделием, мин;
 /> — коэффициент коперативному времени, учитывающий время на
обслуживание рабочего места,отдых и личные надобности
/>.
Полученные данные понормированию сварочных работ приведены в таблице 8
Таблица 8Номер операции Способ сварки Тип соединения
/>мин/час
/>мин/час
/>мин/час
/>м
/>ми/час 020 АСФ С25 3 3 10 4,7 39,2
 
3.2 Определениерасхода проката
 
Потребность в прокате(листа, полосы, уголков, швеллера, трубы) на производство сварных конструкцийопределяется по каждой группе его сортамента или марки отдельно. Также сварныеконструкции имеют чистый вес входящий в заданную сварную конструкцию иопределяется на основе чертежей, спецификации или расчетов.
Расчет требуемогоколичества проката, кг
/>,
где /> - требуемое количествопроката данное группы сортамента на одну сварную конструкцию, кг;
/> — коэффициент пересчета чистого весаконструкции в черный;
/> - сумма чистых весов деталей, кг
/>.
Таблица 9Наименование деталей Количество деталей Вид заготовки Чистый вес, кг Коэффициент пересчета Чистый вес, кг /> 1 деталь изделие /> 1 Деталь Изделие />
Фланец
Обечайка
Патрубок
Втулка
Кольцо
1
1
1
5
1
Листовой
Листовой
Труба
Труба
Труба
250
304
150
150
100
250
304
150
750
100
1,23
1,23
1,14
1,14
1,14
307,5
373,9
171
171
114
307,5
373,9
171
855
114 />
 
3.3Определение расхода сварочных материалов
 
Определение расходаэлектродной проволоки. Потребность сварочной проволоки определяется из длинышвов и удельной нормы расходов проволоки на один метр шва типового размера иопределяется по формуле, кг

/>,
где Mпр – расход сварочной проволоки, кг;
mпр – удельный расход электроднойпроволоки на 1 погонный метр шва, кг/м.
/>=8983,5.
Удельная норма расходаэлектродной проволоки по формуле, кг/м
/>,
где Fн — площадь поперечного сечения шва, мм2
γ — плотностьрасплавленного металла, г/см3   
/>.
Расход сварочного флюсана изделие определяется по расходу сварочной проволоки на изделие, кг
/>,
где /> - коэффициент расходафлюса, зависящий от типа сварочного соединения и способа сварки.
/>.
3.4 Основныемероприятия по технике безопасности
 
Для сборки и сваркиданной сварной конструкции допускаются рабочие с высокой квалификацией ибольшим опытом работы, т.к. данная сварная конструкция очень ответственная идопускать к сборке и сварке работников с низкой квалификацией недопустимо. Вкачестве производственных опасностей при сборке данной сварной конструкции втом, что при сборке данная сварная конструкция может сдвинутся с места поэтомунеобходимо установить прочные опоры и проверить качество их установки. Послесборки данной сварной конструкции перед сваркой сварщик с высокой квалификациейдолжен проверить устойчивость данной сварной конструкции эта проверка пожжетизбежать несчастных случаев. Также сварщик должен проверить исправностьоборудования и иметь на месте сварки по противопожарным нормам огнетушитель.При работе сварщика если работа в цеху, то освещенность этого цеха должна бытьхорошей это улучшит процесс сборки и сварки. Также на рабочем месте сварщикадолжна быть хорошая вентиляция, эта вентиляция будет вентилировать, помещениеэто поможет не вдыхать сварщику большое количество вредных газов. Такжевентиляция должна иметь очистительное сооружение эти очистительные сооружениябудут препятствовать загрязнению окружающей среды. В момент сварки что быизбежать поражения электрическим током у сварщика должна быть хорошаяспецодежда, все провода должны быть убраны в безопасное место. На участке проводитсябольшое количество сварочных работ мастер этого участка должен проводитьмероприятия по противопожарной безопасности и вводить работников в курсы дел,также мастер должен иметь журнал по ТБ где все работники участка должнырасписываться это будет говорить о том что мастер данного участка провелмероприятие.
 
3.5 Стандартизацияи сертификация в сварочном производстве
 
 Сварка, как опасный ивредный технологический процесс, должен в первую очередь стать предметомтехнического регулирования. Техническое регулирование – правовое регулированиеотношений в области установления применения и исполнения обязательныхтребований и продукции, процессом производства, эксплуатации и хранения,реализации продукции. Техническое регулирование предполагает два уровня: безопасностьи качество. Требования безопасности обязательны для всех организаций и будутотражаться в технических регламентах. Технический регламент двух типов: общие испециальные. Технический регламент-этот документ устанавливает обязательные дляприменения и испытания требования к объектам технического регулирования. Стандартизация– деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольногои многократного использования, направленным на достижение у порядочности всферах производства. Сертификация — формы осуществляемые органном посертификации подтверждение соответствия объектов требования техническогорегламента положение стандартов и условия договоров.