ВСТУП
Зварювання – один з ведучих технологічних процесів. До 2/3 світового споживання стального прокату використовується для виробництва зварних конструкцій та споруд. Зварюванню підлягають практично всі метали та неметали в будь-яких умовах – на землі, в морських глибинах та в космосі. Товщина зварювальних деталей коливається від мікронів до метрів, маса зварювальних конструкцій – від долей грама до сотень тисяч тон. Як правило, зварювання - це єдиний можливий або найбільш ефективним спосіб створення нероз’ємних з’єднань конструкційних матеріалів і отримання заготовок, максимально наближених до оптимальної форми готової деталі або конструкції.
Основою зварювального виробництва залишається зварювання плавленням. Будуть вдосконалюватися техніка та технологія цього процесу. Одним з прикладів в цій галузі є створення у нас способу дугового зварювання по активуючому флюсу, який за кордоном отримав назву А–ТИГ.
В останні роки світове зварювальне виробництво характеризується масовим використанням джерел споживання інвентарного типу дугового зварювання. Головна перевага цих джерел – широкі можливості, які відкриваються для автоматичного керування всіма стадіями зварювального процесу, а також включають перенос електродного металу, рух металу в зварювальній ванні, кристалізацію шва і його дегазацію, придання необхідної форми і якості поверхні шва.
Не втратить свого значення і ремонтне зварювання. Увага до неї з боку спеціалістів не завжди відповідає її призначенню. Потрібно вдосконалювати техніку і засоби підготовки виробів до ремонту, створювати спеціальне зварювальне обладнання, нові матеріали, які забезпечать отримання шва необхідної якості в складних умовах, створювати технології ремонту без попереднього нагрівання виробів.
Однією з найважливіших складових частин зварювального виробництва є наплавка. Із загального обсягу зварювальних матеріалів для наплавки використовується 8-10 % електродів та суцільних проволок.
Залишається актуальною проблема зварювання нових матеріалів: сплавів на основі заліза, нікелю, міді, алюмінію, титану та багатьох інших інтерметалідів. Досить обширна галузь застосування напівпровідникових металів, використання яких невід’ємно пов’язано з проблемою їх з’єднання з металічними матеріалами.
У всьому світі широким фронтом ведуться дослідження, направлені на покращення зварювальної здатності високоміцних алюмінієвих сплавів, збільшення міцності та інших службових характеристик зварних з’єднань. ИЭС ім. Є.О. Патона спільно з Інститутом проблем матеріалознавства НАН України знайшли принципово нове рішення покращення зварювальної здатності перспективних сплавів алюмінію, частково, створивши нові зварювальні проволоки з алюмінієвих сплавів, що включають у своєму складі підвищену кількість скандію (0,5-0,8 %). Добавки скандію дозволяють підвищити опір руйнуванню зварних з’єднань високоміцних алюмінієвих сплавів.
За останні десятиліття в якості конструкційного матеріалу все більше уваги привертають полімери та композити на їхній основі. Створено сучасні технології для зварювання труб із термос плавів, які використовують при спорудженні газопроводів, водопроводів, комунікаційних систем. Є, також, безсумнівні успіхи в галузі ультразвукового зварювання, зварювальними струмами високої частоти, тертям та інших способів з’єднання цих перспективних матеріалів.
Історично склалося так, що багато з існуючих відповідальних зварних конструкцій наближаються до свого критичного віку. Тому дуже актуальна проблема розробки науково обґрунтованих підходів до оцінки та продовженню ресурсу зварних конструкцій, що експлуатуються. Такі підходи повинні базуватися на комплексному аналізі всіх стадій їхнього життєвого циклу, включаючи проектування, виготовлення та експлуатацію.
Ми далекі від думки про те, що даний короткий огляд вимальовує картину майбутнього розвитку зварювання. Час обов’язково внесе свої корективи. Немає сумніву, що зварювання і споріднені їй технології будуть і надалі інтенсивно розвиватися, оскільки вони є ключовими для ведучих галузей сучасної промисловості.
1. ВИХІДНІ ДАННІ
1.1 Призначення, опис, технічна характеристика баку водонапірної башти
Бак водонапірної башти використовується для збереження води та подальшої подачі її під тиском у місця призначення. Бак водонапірної башти (рис. 1.1) складається з двох сегментів обичайок, верхнього фланцю, двохконечних сегментів, нижнього фланцю, перехідника. Бак водонапірної башти зварюється за допомогою автоматичного та напівавтоматичного зварювання у середовищі захисних газів. Установка працює при температурах від 30 0С до 35 0С під дією сили вітру, а також під постійним навантаженням від особистої ваги конструкції.
Також на конструкцію можуть впливати тимчасові навантаження, такі як:
- вага обслуговуючого персоналу та обладнання;
- навантаження, що виникли при порушенні роботи;
- навантаження від дії льоду.
1.2 Матеріали, які використовують для виготовлення баку водонапірної башти
Бак водомірної башти виготовляється зі сталі Ст 3 сп ГОСТ 380-95 – сталь мало вуглецева звичайної якості, спокійна, добре розкислена, 3 номер по таблиці фізико-хімічних властивостей, з низьким вмістом кисню.
Таблиця 1.1 Хімічний склад
| Марка сталі | Склад | |||||||
| Вуглець, % | Кремній, % | Марганець, % | Хром, % | Нікельⁿ, % | Сірка, % | Фосфор, % | Мідь, % | |
| Ст. 3сп | 0,14 | 0,12 | 0,40 | 0,3 | 0,3 | 0,05 | 0,04 | 0,3 |
Таблиця 1.2 Механічні властивості сталей при t˚=20˚C
| Марка сталі | Тимчасовий опір розриву, кгс/мм2 менше | Межа текучості, кгс/мм2 не більше | Відносне видовження, % не менше | Ударна в'язкість КСИ, кгс/мм2 не менше |
| Ст 3 сп | 38 | 25 | 26 | 8 |
Виходячи зі складу , ця сталь Ст 3 сп – добре зварюється, так як вміст вуглецю менше 0,3%.
1.3 Технічні умови на виготовлення баку водонапірної башти
Складання баку водомірної башти може відбуватися тільки з виправлених деталей і елементів, зачищених від грязі, масла, іржі, вологи
При складанні бака водонапірної башти і деталей не повинно допускатися зміни їх форми, не передбачене технологічним процесом, а при переміщенні і транспортуванні залишкові деформації їх.
Прихватки призначенні для з’єднання збираємих деталей, повинні розміщатися в місцях розташування зварних швів
Розміри перерізу прихваток повинні бути мінімальна необхідними для забезпечення розплавлення їх при накладанні швів проектного перерізу. Довжина прихваток в моїй конструкції, виготовленої зі Ст 3 сп сталі, повинна бути не менше 50мм. Складні прихватки баку водонапірної башти повинні бути виконані робочими, які мають право на виконання зварювальних робіт.
Форми кромок і розміри зазорів при складанні зварних з’єднань вказані в ГОСТ 14771-76 та ГОСТ 23518-79
Спільне складання баку водонапірної башти повинно відбутися шляхом послідовного з’єднання всіх елементів конструкції або окремих її частин.
Складання стальних конструкцій слід виготовляти по розробленому контролюючому технологічному процесі, який повинен забезпечити потрібні геометричні розміри швів і механічні якості зварних швів.
Зварювальні роботи повинні виконуватися під керівництвом людини, яка має посвідчення на право виконання робіт по зварюванню.
Автоматичне і напівавтоматичне зварювання повинна виконуватися зварювальниками, які пройшли навчання і отримали відповідні посвідчення.
Зварювання стальних конструкцій повинно виконуватися після перевірки правильності їх складання.
Допустимі відхилення розміру перерізів швів зварних з’єднань від проектних не повинні перевищувати розмірів, вказаних в ГОСТ 14771-76 та ГОСТ 23518-79.
Для зварювання обираю зварювальний дріт СВ-08Г2СО.
Кожна партія дроту повинна мати сертифікат з виказанням заводу-виготовляча, її марку, діаметр, номер плавки і хімічний склад. До кожної з бухти дроту повинна бути прикріплена бірка з виказанням заводу-витовляча, номера її плавки, марки та діаметра дроту по ГОСТ 2246-70.
Поверхня повинна бути чистою без окалин, іржі, мастила і бруду.
Для зварювання в середовищі вуглекислого газу в якості захисного газу використовують зварювальний вуглекислий газ першого і другого ґатунку або харчовий по ГОСТ 8050-85. Використання технічного вуглекислого газу не дозволяється.
Шви зварних з’єднань і конструкції по закінченню повинні бути очищені від шлаку, бризків і напливів металу. Приварні складальні пристосування підлягають видаленню без використання ударних впливів і ушкодження основного металу, а місця їх приварювання зачищати до основного металу з видаленням всіх дефектів.
По зовнішньому вигляді шви зварних з’єднань повинні задовольняти наступні потреби:
- Мати гладку або рівномірно чешуйчасту поверхню (без напливів, пропалів, звужень і переривів) і не мати різкого переходу до основного металу;
- Наплавлений метал повинен бути насичений по всій довжині шва, не мати тріщин і дефектів;
- Всі кратери повинні бути заплавлені.
Допускають слідуючи дефекти швів зварних з’єднань, які знаходять фізичні методи контролю:
- не провари по перерізу шва в з’єднаннях доступних зварюванню з двух сторін, глибиною при довжині не проварів не більше 50 мм, відстань між ними не менше 250 мм і загальній довжині ділянок непроавара не більше 200 мм на 1 м шва;
- окремі шлакові включення або пари, або згуртованість їх (по групі А і В ГОСТ 7512 – 69) в окремих ділянках шва в кількості не більше 5 шт. На 1 м2 площі шва при діаметрі одного дефекті не більше 1,5 мм.