Разработка технологии изготовления кожуха диаметром 3050 мм, толщиной стенки 100 мм, длиной 7150 мм из биметалла 20ЮЧ + 06ХН28МДТ

–  При помощи подъемника днище на ложементе поднимается и стыкуется с корпусом.

– Установить зазор в стыке и превышение кромок при помощи шести установочных пневмоцилиндров с секционным управлением. Величина зазора в стыке должна быть с=1 мм. Устанавливаем превышение кромок не более 5 мм.

–  Прихватки установить в той же последовательности, что и при сборке обечаек в корпус (рисунок 24). Затем корпус передать на стенд для сварки всех кольцевых стыков.

1 - устройство или ложемент для днища; 2 - поворотный механизм; 3 - пневмоцилиндры; 4 - днище, привариваемое к корпусу; 5 - корпус; 6 - роликовый стенд

Рисунок 24 – Установка для сборки корпуса с днищем

 

3.6 Сборка конической обечайки

При проектировании операции сборки конической обечайки возникает трудность в базировании заготовок листов на сборочных плитах. Годовой план выпуска 50 аппаратов, то есть 100 конических обечаек. Имеет смысл минимизировать трудозатраты на сборочные операции, поэтому целесообразнее изготовить шаблон (рисунок 25).

Рисунок 25 – Шаблон для сборки конических обечаек

 

Шаблон изготавливается из дерева и фанеры по чертежу. Он в точности повторяет все размеры готового изделия. Также на его поверхности имеются отверстия для установки необходимой оснастки (прижимов) для обеспечения точности сборки.

1 - Лист, 2 - шаблон

Рисунок 26 – Схема расположения шаблона на сборочной плите

 

Шаблон устанавливается на сборочную плиту (рисунок 26), затем на шаблон укладывают листы и выставляют требуемый зазор, контроль ведется при помощи щупов. Нижняя часть шаблона вместе с листами фиксируется упорами на сборочной плите. Контролируется требуемое превышение кромок, и, в местах где это необходимо, устанавливаются полуструбцины для обеспечения точности сборки. Верхняя часть листов фиксируется при помощи прижимов, расположенных на шаблоне.

Производится прихватка стыка полуавтоматом ПДГ-508 в Ar проволокой Св-10НЮ диаметром 2 мм, ток постоянный, полярность обратная. Протяженность прихваток l = (2..5)S = 200..500 мм, но не более 100 мм. Примем l = 100 мм. Шаг p = (10..40)S = 1000..5000 мм, но не более 500 мм. Примем p = 500 мм.

Устанавливается минимальное превышение кромок в стыке, не более допустимого, при помощи полуструбцин, посредством механизма изменения длины левого плеча (для двухслойных сталей со стороны плакирующего слоя смещение стыкуемых кромок должно быть 50% от толщины плакирующего слоя, т.е. 5 мм).

Затем обечайка снимается с шаблона и на нее привариваются входные и выходные планки (на один из стыков входные планки и контрольные   пластины)   полуавтоматом   ПДГ-508   в   Ar   проволокой   Св-10НЮ диаметром 2 мм, ток постоянный, полярность обратная.

Удаляются полуструбцины, а места их установки зачищаются металлической щеткой. Затем обечайка подается на сварку продольного стыка.

 

3.7 Сборка цилиндрической и конических обечайки.

Сборка осуществляется на универсальных сборочно-сварочных плитах, обеспечивающих достаточную плоскость стола для точной сборки обечаек между собой.

Сборочная плита (рисунок 19) состоит из набора пазов, такие плиты собирают из отдельных литых блоков размером 1,5 x 2 м и из них комплектуют плиты необходимых размеров. В эти пазы с помощью винтовых зажимов закрепляются специальные сборочные приспособления.

Необходимо обеспечить зазор и превышение кромок, так как кольцевые стыки обечаек являются ответственными за прочность конструкции, то превышение кромок должно быть таким же как и у продольных стыков обечаек.

Зазор в стыке фиксируется щупом. Превышение кромок измеряется каждые 400...500 мм, устанавливаются полуструбцины и прихватки. Сборку цилиндрической и конических обечаек производят в вертикальном положении, в следующей последовательности:

- Устанавливаются на сборочную плиту цилиндрическая обечайка и фиксируется с помощью сборочных приспособлений – упоров. Согласно требованиям ОСТ 26.260.480-2003, продольные стыки обечаек не должны быть продолжением друг друга, смещаться на расстояние не менее 3-х кратной толщины металла, но не менее 100 мм. Причем продольные стыки должны располагаться в одной плоскости. Это связано с тем, что продольные стыки отвечают за прочность конструкции и поэтому должны находиться в зоне осмотра.

Согласно вышеперечисленным требованиям 26.260.480-2003 величина смещения продольных стыков обечаек составит 3*S=100*3=300 мм. Примем величину смещения – 300 мм.

- Далее на внешнюю сторону  цилиндрической обечайки привариваются  направляющие пластины в количестве 8 штук, из стали 20ЮЧ. Допускается использовать технологические планки, вырезанные из биметалла 20ЮЧ+06ХН28МДТ. Направляющие пластины обеспечат необходимое превышение кромок в стыке. При необходимости допускается установить полуструбцины в места, где превышение кромок не удовлетворяет требованиям, и, с их помощью, обеспечить требуемое превышение.

- Величина зазора в стыке должна быть с = 2 мм, так как принята разделка кромок типа С19 и окончательное соединение стыка будет производиться автоматической сваркой под флюсом. Устанавливается несколько щупов толщиной 2 мм по периметру обечайки. Контроль зазора в стыке проводить каждые 400..500 мм, при помощи шаблона, или щупа.

- Далее, с помощью крана, сверху  устанавливается коническая обечайка. Устанавливается   минимальное   превышение   кромок   не превышающее допустимое, т.е. не более 5 мм.

 

1 – направляющая  планка, 2 – цилиндрическая обечайка, 3 – коническая обечайка.

Рисунок 27 – Расположение направляющих планок на цилиндрической обечайке

 

- Установить в точке  1  (рисунок  28) ожидаемое превышение кромок    и осуществить прихватку в этой точке. Далее установить прихватку в точке 2, затем в точке 3 и 4 (рисунок 28). После этого прихватки устанавливаются в той же последовательности согласно схеме представленной на рисунке 28. Длина прихваток 100 мм, величина шага 500 мм. Количество   прихваток 20  шт. Прихватку выполняют полуавтоматом ПДГ-508 в Ar проволокой Св-10НЮ диаметром 2,0 мм, ток постоянный, полярность обратная.

- После сборки цилиндрической и конической обечайки необходимо провести сборку конической обечайки и фланца.

Рисунок 28 – Схема постановки прихваток при сборке цилиндрической и конической обечайки

Рисунок 29 – Схема базирования цилиндрической обечайки

 

При сборке второй конической обечайки с корпусом аппарата возникает проблема в установке направляющих планок, так как конус устанавливается на корпус узкой частью. Поэтому направляющие планки для сборки конической обечайки с корпусом загибают на угол 14о (рисунок 30).

Сборка производиться аналогично сборке конической и цилиндрической обечайки. Схема установки конической обечайки на корпус приведена на рисунке 31.

Рисунок 30 – Направляющая планка для сборки конической обечайки и корпуса

1 - направляющая планка, 2 - цилиндрическая  обечайка, 3 - коническая обечайка

Рисунок 31 – Схема сборки конической обечайки и корпуса.

 

3.8 Сборка фланца и конической обечайки

1 - Направляющая  планка, 2 - фланец, 3 - коническая обечайка

Рисунок 32 – Схема сборки конической обечайки и фланца

 

Сборка конической обечайки и фланца производиться аналогично п. 2.7, за исключением места установки направляющих планок. Планки привариваются на внутреннюю поверхность фланца. Далее процесс сборки описан в п. 2.7.

 

3.8 Разметка корпуса под штуцера

Задачей разметки является определение координаты центра отверстия штуцера или люка. Существует два способа разметки: с помощью лазера и с помощью мелового шнура. Разметка будет производиться с помощью лазера в следующей последовательности:

– По оси корпуса установить лазерный генератор. За базовую плоскость принять плоскость разъема корпуса аппарата днищем. Внутри корпуса на тележке установить отражатель с лимбом (рисунок 33).

– Для разметки штуцера Г переместить тележку вдоль оси корпуса, вглубь на расстояние 1750 мм (определить по чертежу) от базовой  плоскости, отмеряя расстояние рулеткой. При помощи отражателя и лимба направить луч на корпус вертикально верх, т.е. перпендикулярно оси корпуса. Лазерная точка указывает положение центра отверстия. Далее произвести кернение и сверление отверстия указывающего положение штуцера Г.

1 - лазерный  генератор; 2 - поворотный отражатель  с лимбом; 3 - размечаемый корпус; 4 - центр отверстия под штуцер

Рисунок 33 – Способ разметки корпуса цилиндрического изделия под установку штуцеров

 

Аналогично произвести определение центра отверстий под штуцера на цилиндрической обечайке на расстоянии от базовой линии согласно чертежу. За базовую плоскость принять плоскость соединения цилиндрической и конической обечайки.

Далее производить вырезку отверстий под штуцера, положение центров которых размечено.

 

3.9  Вырезка отверстий под штуцера

Вырезку отверстий под штуцера будем производить с помощью переносной установки (рисунок 34) для механизированной газовой вырезки отверстий в корпусах цилиндрических аппаратов, техническая характеристика, которой приведена в таблице 14.

1 - шпиндельная головка, 2 - штанга, 3 привод вращения, 4 - привод вертикального  перемещения, 5 - пульт управления, 6 – опора, 7 – газовый резак, 8 –  ёмкостный датчик для поддержания  расстояния между газовым резаком  и поверхностью изделия, 9 – центроискатель разметки контура для ориентации механизма относительно размеченного центра отверстия.

Рисунок 34 – Установка для вырезки отверстий в корпусе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 14 – Техническая характеристика установки для вырезки отверстий в корпусах цилиндрических изделий

Параметр	Величина
Толщина разрезаемого металла, мм	3…100
Используемые горючие газы	ацетилен, пропан, бутан
Диаметр обрабатываемых аппаратов, мм	1000…6000
Диаметр вырезаемых отверстий, мм	30…800
Толщина стенки аппарата, мм	1…100
Габаритные размеры установки, мм	1900х550х970
Изготовитель	ОАО ВНИИПТ химнефтеаппаратуры

 

Данная установка обеспечивает перпендикулярное положение резака относительно поверхности корпуса, а так же одновременно с вырезкой производит подготовку кромок под сварку. Разделка кромок Т8 выбрана в соответствии с ОСТ 26.260.480-2003.

После вырезки отверстий под штуцера, необходимо произвести зачистку кромок и установить штуцера в корпус.

 

3.10 Установка штуцеров в корпус аппарата

Существует несколько вариантов установки штуцеров и люков на цилиндрическом корпусе: с укрепляющим кольцом, с утолщением патрубка, с отбортовкой отверстия в корпусе, с отбортовкой патрубка штуцера или люка.

Согласно требованиям ОСТ 26.260.480-2003 существуют определенные требования к установке штуцеров, люков и укреп колец, они следующие:

– позиционное отклонение осей штуцеров и люков не должно быть более ±10мм;

– отклонение диаметров отверстий под штуцера и люки должны быть в пределах зазоров, допускаемых для сварных изделий по конструкторской документации;

–  отклонение по высоте (вылету) штуцеров не должно быть более ±5 мм;

– укрепляющие кольца должны прилегать к поверхности укрепляемого элемента.

Зазор должен быть не более 2 мм, должен контролироваться щупом по наружному диаметру укрепляющего кольца.

В данном случае корпус изготовлен из биметалла 20ЮЧ+06ХН28МДТ, штуцера будет изготовляться  из того же биметалла.

Последовательность установки следующая:

– Штуцер установить согласно принятой для него схеме (рисунок 35).

– Выверить перпендикулярность оси люка или штуцера относительно корпуса при помощи угольника. В соответствии требованиями ОСТ 26.260.480-2003 выверяется позиционное отклонение осей штуцеров и люков (не должно быть более ±10 мм) и отклонение по высоте (вылету) штуцеров (не должно быть более ±5 мм).

– С помощью распорки устанавливают необходимую величину заглубления штуцера в корпус аппарата (рисунок 32), проверяют позиционное отклонение  осей штуцеров и люков (допускается не более ±10 мм).

– Произвести прихватку штуцера полуавтоматом ПДГ-508 в Ar проволокой Св – 10НЮ диаметром 2 мм, ток постоянный, полярность обратная. Длина прихваток 100 мм, величина шага 500 мм. Количество   прихваток 10  шт. После сборки всех штуцеров с корпусом произвести их приварку.

1 - штуцер; 2 - стенка кожуха; 3 – распорка

Рисунок 35 – Схема установки штуцеров в корпуса аппаратов (разделка кромок Т8 по ОСТ 26.260.480-2003)

 

4 Проектирование  сварочных операций

4.1 Сварочные материалы

При изготовлении данной конструкции были использованы следующие сварочные материалы:

- Проволоки: Св-10НЮ, Св-01Х23Н28М3Д3Т, Св-03ХН25МДТБ (ТУ 14-1-2571).

- Флюсы: АН-22, АН-18 (ГОСТ 9087).

- Газы: Ar (ГОСТ 8050).

Химический состав сварочных материалов приведен ниже.

Таблица 15 – Химический состав флюса по ГОСТ 9087

Марка	Массовая доля, %
	SiO2	MnO	MgO	CaF2	CaO	Fe2O3	S	P
АН-22	18-22	7-9	12-15	20-24	12-15	<1	0,05	0,05	19-23
АН-18	17-21	2,5-5	7-10	19-23	14-18	13-17	0,05	0,05	14-18