Днищевая сварка

Процесс днищевой сварки

Статьи по теме
Искать по теме

Конструктивные особенности днищевой секции

Днище, нижняя горизонтальная или почти горизонтальная часть корпуса судна, включающая наружную обшивку, подкрепляющие ее поперечные и продольные днищевые балки.

Конструкция днища состоит из полотнища и приваренного к нему набора – основного и вспомогательного. Набор представляет собой:

- Тавровая балка – балка набора корпуса судна, подкрепляющая наружную днищевую обшивку, расположенную вдоль судна.

- Ребро жесткости – поперечная связь днищевого перекрытия судна в виде листов и подкрепляющего набора или поперечных балок, идущих изнутри по наружной обшивке днища и снизу настила второго дна, соединенных бракетами.

Секция имеет следующие габариты:

- длина – 8400 мм;

- ширина – 12000 мм.

Для изготовления полотна и набора днищевой секции используется сталь РСД40.

Техническая характеристика основных материалов днищевой секции

Основной материал, применяемый для изготовления днищевой секции, выбирается в соответствии с требованиями ГОСТов, ТУ с учетом условии эксплуатации, среды в которой будет работать конструкция и должен быть изготовлен под надзором Регистра, иметь соответствующие документы.

Для изготовления днищевой секции применяется сталь марки РСД40 ГОСТ5521-93.

На поверхности проката не должно быть трещин, пузырей-вздутий, окалины, не препятствующих выявлению дефектов поверхности, отдельные отпечатки, риски и другие дефекты, невыводящие размеры проката за предельные отклонения.

Листы поставляются с обрезной кромкой. Предельные отклонения по длине и ширине листов должны соответствовать требованиям ГОСТ 19903.

На кромках листов не должно быть расслоений. Волосовины подлежат зачистке в пределах допуска по ширине.

На поверхности листов толщиной от 8 до 19 мм, не допускаются пузыри, плены, раковины, трещины, закаты, вкатанная окалина. Указанные дефекты должны быть удалены абразивной зачисткой без ограничения площади, если глубина их не превышает предельных отклонений по толщине листа.

Каждый лист подвергают визуальному осмотру кромок и поверхности с двух сторон.

Сталь РСД40 ГОСТ5521-93 низколегированная повышенной прочности, обладает хорошей свариваемостью. По структуре относится к перлитному классу.

Химические элементы, входящие в состав стали влияют на ее химические свойства, например:

Mn-повышает коррозионную стойкость;

фSi-повышает жаростойкость;

Ni-повышает жаропрочность;

Cr-повышает коррозионную стойкость.

Предельное отклонение легирующих элементов не должно превышать:

c=+0,02%; Mg=+0,1%; Si=+0,05%; Mn=+0,05%; S,P=+0,005% и т.д.

Таблица 1 – химический состав стали РСД40 по ГОСТ 5521-93

Марка стали

Массовая доля элементов %

РСД40

С

Si

Mn

Cr

Ni

Mo

Cu

N

Al

S

P

As

0,18

0,15-0,50

0,9-1,6

Не более

0,20

Не более

0,40

Не более

0,08

Не более

0,30

До 0,008

0,015-0,06

До 0,035

До 0,035

До

0,08

Таблица 2 – механические свойства стали РСД40 ГОСТ5521-93.

Марка стали

Механические свойства стали

РСД40

Предел текучести σ (кгс/мм2) Н/мм2

Временное сопротивление δ, (кгс/мм2) Н/мм2

Относительное удлинение δ %

Относительное сужение ψ, %

Работа удара KV, Дж (кгс/мм)

390

510-650

20

55

78 (8)

Технологические свойства стали характеризуют её свариваемость, которая определяется по Сэкв

Сталь РСД40 ГОСТ 5521-93 принадлежит к первой группе свариваемости сталей, т.к Сэкв не превышает 0,45 %. Эта сталь хорошо сваривается, без ограничений. Сварка может быть выполнена без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термообработки.

Технологический процесс сборки и сварки днищевой секции (разбивка конструкций на технологические узлы и последовательность сборки и сварки конструкции в целом)

1.1 Разбивка на сборочные узлы, указана в таблица 18.

Таблица 18 – сборочные узлы

Номер узла

Наименование узла

Детали, входящие

в узел, кол-во

1

д1+д2+д3+д4+

12

2

д6+д7

6

3

Узел№1+Узел№2+д5

38

4

Узел№1+д5

22

5

Узел№3+Узел№4

26


1.2 Разложить на контователи листы днищевой секции. Зачистить свариваемые кромки.

1.3 Состыковать детали.

1.4 Проверить габариты и контур состыкованного полотна днищевой секции, положение стыков, наличие припусков.

1.5 Обжать полотно днища к контователю через 350-400 мм г-образными приварными гребенками с клиньями. Установить выводные планки. Вдоль шва, на всем его протяжении, установить технологические груза на расстояние 100-150 мм от свариваемых кромок, расположение грузов по длине шва определяется по месту.

1.6 На листовых полотнах днища по стыкам установить выводные планки, приварить их к полотну и к стенду по всей ширине планки.

Для создания предварительного натяжения на каждую планку наложить 4-5 холостых валиков.

1.7 Заварить полотно днища (ГОСТ8713-79 С7)

1.8 Освободить полотно от контователя, зачистить от брызг, убрать технологические груза и скантовать полотно

1.9 Аналогично пунктам 1.2-1.7

1.10 Освободить полотно от контователя зачистить от брызг убрать технологические груза.

2 Сборка и сварка таврового набора

2.1 На пояске разметить положение стенки зачистить места сварки, возобновить разметку

2.2 Установить на поясок стенку профиля под угольник, выдержать зазор под сварку в соответствии с требованиями чертежа и взять на электроприхватки

2.3 Раскрепить узлы под сварку

2.4 Заварить собранные тавровые балки (ГОСТ8713-79Т3)

2.5 После сварки балки, при необходимости отрихтовать в соответствие с требованиями (ОСТ5.9621-83)

2.6 Произвести контроль сварных швов внешним осмотром

3 Сборка и сварка днища в объем на стенде

3.1 Подготовить стенд

3.2 Краном уложить полотнище на стенд и раскрепить г-образными гребенками по периметру

3.3 Подать краном предварительно подготовленные узлы и детали к месту сборки и сварки. Произвести входной контроль

3.4 Зачистить области, подлежащие сварке.

3.5 Восстановить линии разметки на полотнище

3.6 Установить на полотнище стойки переборки по разметке, под угольник согласно узла сварки (ГОСТ14771-6Т8)

3.7 Обжать балки к полотнищу и закрепить прихватками

3.8 В районе выреза установить полособульбовый набор по разметке под угольник, согласно узла сварки (ГОСТ5264-80Т3)

3.9 Обжать балки к полотнищу и закрепить прихватками

3.10 Приварить стенки между собой, одновременно четырьмя сварщиками, сварку выполнять от ДП к бортам

3.11 Приварить набор к настилу одновременно четырьмя сварщиками, ячейковым способом. Сварку производить от линии ДП к бортам, от середины к краям

3.12 По краям секции, концы набора не доваривать на расстояние 150-200 мм от кромок полотен

3.13 Зачистить сварные швы от шлака и брызг

3.14 Произвести внешний осмотр сварных швов на отсутствие наружных дефектов, замерить габаритные размеры сварных швов

3.15 Проверить качество сварных швов с помощью МПД в объеме 20%

3.16 Сдать сварку

расчет сварочных деформаций днищевой секции

Расчёт ожидаемых общих сварочных деформаций секции при сборке полотнища днищевой секции и сварке его с двух сторон.

Расчет сварочных деформаций производят для того, чтобы проверить правильно ли выбран режим сварки, провести работы по уменьшению деформаций (которые выявлены при расчете).

Сварочные напряжения и деформации, причины возникновения, разработка мероприятий обеспечивающих точность изготовления днищевой секции

Деформации от сварки обусловлены неравномерным нагревом и остыванием металла по сечению и длине сварного соединения, линейной усадкой наплавленного металла, структурными превращениями при нагреве и охлаждении металла шва и околошовной зоны. Возможность количественной оценки сварочных деформаций позволяет не только заранее определить отклонения размеров конструкции от проектных, но и выяснить влияние различных факторов на эти отклонения, а также наметить пути уменьшения и предотвращения нежелательных деформаций. Сварочные деформации снижают прочность и точность изготавливаемых конструкций, поэтому их стараются уменьшить до минимума. Повышение точности изготовления сварной конструкции может быть достигнуто конструктивными и технологическими мероприятиями. Вопрос о наиболее целесообразном способе повышения точности конструкции решается в зависимости от её особенностей и принципиальной технологии изготовления Существенное значение при этом имеют размеры конструкции.

К конструктивным мероприятиям по уменьшению сварочных деформаций относятся следующие:

- уменьшение числа сварных соединений, что может быть достигнуто применением листов больших размеров;

- расположение основного количества сварных соединений параллельно тому направлению, в котором желательно иметь минимальные сварочные деформации;

- оптимизация последовательности выполнения сборочно – сварочных операций, а именно выяснив влияние последовательности сборки и сварки на точность изготовления конструкции, при выполнении которого деформации от сварки минимальны;

- проектирование конструкций с симметричным расположением швов относительно нейтральной оси;

- применение в сварочных соединениях симметричных разделок кромок, что приводит к уменьшению или отсутствию изгибов конструкции;

- применение швов с минимальным сечением при условии обеспечения прочности конструкции или прерывистых швов на конструкциях, не несущих больших нагрузок;

- проектирование конструкций, обладающих большей жёсткостью;

- проектирование конструкций таким образом, чтобы большинство сварных соединений можно было бы сварить автоматической или полуавтоматической сваркой, так как при этом нагрев и деформации получаются меньше, чем при ручной дуговой сварке;

- если конструкция собирается и сваривается из предварительно сваренных и выправленных узлов, при этом при сборке и сварке секции будет минимальный объём сварочных работ, и деформация секции будет определяться только укорочением сварных швов, соединяющих узлы между собой;

К технологическим мероприятиям по уменьшению сварочных деформаций относятся следующие:

- выбор последовательности наложения швов, приводящий к образованию наименьших деформаций;

- выдерживание заданных чертежом размеров сварных соединений;

- применение метода жёсткого закрепления конструкции;

- применение метода обратного прогиба, т.е. предварительного прогиба конструкции в направлении, обратном сварочным деформациям;

- применение интенсивного охлаждения сварных швов и околошовной зоны;

- применение предварительного прогрева ( общего и местного );

- сборку конструкции необходимо производить без натяга, так как натяжение будет способствовать потере устойчивости отдельных элементов конструкции;

- сварку следует проводить на режимах, дающую минимальную погонную энергию, но при этом обеспечивающую полный провар;

- при повышенных требованиях к точности изготовления сварной конструкции провести термическую обработку для снятия внутренних напряжений;

- для уменьшения угловых деформаций необходимо электроприхватки при сборке устанавливать со стороны, обратной наложению первого прохода;

- при сборке электроприхватки необходимо ставить от середины к концам сварных швов.

Применение конструктивных и технологических мероприятий может значительно уменьшить сварочные деформации. Однако, полностью ликвидировать их при современном состоянии сварочной техники. Часть конструкции получает деформации, превышающие допустимые величины, поэтому в таких случаях необходимо применять правку.

Правку можно производить холодным методом ( механическим воздействием ), тепловым безударным и комбинированным методами

( кратковременные нагревы с механическим воздействием ).

Холодный метод правки включает в себя прокатку сваренного полотнища в вальцах, растяжение его на растяжных машинах, прокатку зоны сварных соединений в специальных устройствах, проколачивание зоны сварных соединений в специальных устройствах пневматическим молотком со специальным зубилом или кувалдой через гладильный молоток и правку зубилом под прессом.

Тепловой безударный метод включает правку нагревом полос, пятен и треугольников без расплавления поверхности ( пламенем газовых горелок и плазменной струёй ) и правку нагревом полос электрической дугой с расплавлением поверхности ( плавящимися и неплавящимися электродами ).

Комбинированный метод включает в себя нагрев с применением механического воздействия посредством талрепов. Скоб, стяжек, домкратов, или просто ударов кувалды.

В данной технологии были применены следующие меры по предупреждению сварочных напряжений и деформаций:

- проектирование конструкции таким образом, чтобы большинство сварных соединений можно было сварить автоматической или полуавтоматической сваркой;

- применяем метод жёсткого закрепления конструкции;

- сварка производится на режимах, дающих минимальную погонную энергию, но при этом обеспечивающую полный провар.