Материал конструкции, характеристика свариваемости

Оглавление

Введение. 2

1. Назначение и конструкция. 4

2. Материал конструкции, характеристика свариваемости. 5

3. Маршрутная технология изготовления конструкции. 9

4. Выбор способов сварки конструкции. 9

5. Выбор типа сварных швов. 14

6. Сварочные материалы.. 15

7. Сборочное и сварочное оборудование. 18

8. Технологический процесс сборки-сварки конструкции. 26

9. Выбор методов контроля в процессе изготовления конструкции. 35

Заключение……………………………………………………………………….41

Список использованной литературы.. 42

Введение

Целью выполнения данной работы является разработка технологического процесса изготовления резервуара из аустенитной стали , предназначенного для хранения кислотосодержащиеся жидкости с плотностью до 1400 кг/м³. В процессе выполнения, перед нами возникают следующие задачи:

 - определить назначение конструкции;

 - рассмотреть деталировку конструкции изучить материалы, из которых изготовлены детали;

 - разработать технология подготовки поверхностей под сварку;

 - разработать технология сборки конструкции;

 - разработать технологию сварки конструкции и назначить режимы ее выполнения;

 - разработать технологию контроля качества сварных соединений;

 - подобрать необходимое оборудование, приспособления и инструменты.

Решение вышеуказанных задач в полной мере служат достижению поставленной цели.

Назначение и конструкция

Свариваемая конструкция (рис. 1) является цистерной для хранения кислотосодержащих жидкостей с плотностью до 1400 кг/м³. Данная цистерна выполняется из аустенитной стали. Основываясь на приобретенном ранее опыте применения подобных конструкций, применим листы металла толщиной 8 мм.

Таким образом, можно изготовить обечайку цистерны из 6 листов (4 листа 2500х4239 и 2 листа 2000х4239), а днища – из 2 листов 1578х1578, согласно ГОСТ 19903-2015.

Заливную горловину изготовим из 2 листов 600х942, а фланец – из листа толщиной 30 мм и габаритами 1000х1000 мм.

Рисунок 1. Цистерна.

Сварное соединение должно сохранять необходимую и достаточную прочность, выносливость и устойчивость в условиях эксплуатации в течение всего срока эксплуатации изделия. Прочность сварного соединения зависит от механических свойств металла шва и околошовной зоны; от конфигурации шва и его размеров; от наличия и характера дефектов в сварном шве; от стойкости к хрупким и коррозионным разрушениям.

Качество сварных швов (их размеры, форма и глубина проплавления металла) зависят от точности соблюдения заданных размеров конструктивных элементов, подготовки кромок в собранном соединении под сварку.

Свариваемая цистерна обладает прямолинейными поверхностями, что позволяет использовать механизированную сварку.

Материал конструкции, характеристика свариваемости

Для изготовления используется легированная коррозионностойкая конструкционная сталь 12Х18Н10Т. Данная сталь относится к хромоникелевым сталям аустенитного класса.

Химический состав стали марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 – 2014 приведен в табл. 1.

Таблица 1 - Химический состав стали 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 – 2014

Механические свойства листового проката и труб из стали 12Х18Н10Т должны соответствовать требованиям таблицы 2.

Таблица 2 - Механические свойства стали 12Х18Н10Т.

Свариваемость

Сталь 12Х18Н10Т сваривается всеми способами без ограничений.

Однако следует учитывать, что аустенитные стали склонны к образованию кристаллизационных трещин при варке. Это объясняется следующими факторами:

- однофазной структурой шва, которая способствует беспрепятственному росту кристаллов и снижению пластичности;

- увеличенной литейной усадкой расплавленного металла шва, что вызвано повышенным коэффициентом линейного расширения;

- значительными растягивающими напряжениями, которые связаны с неравномерным нагревом металла, вызванным пониженной теплопроводностью стали;

- многокомпонентным легированием, которое увеличивает вероятность попутного попадания в шов элементов, способствующих образованию эвтектик (S; P; Pb; Zn и др.).

Кроме того, возможна потеря антикоррозионных свойств сварными швами. Это может произойти в результате образования карбида хрома Cr₂₃C₆.

Основные методы для борьбы с кристаллизационными трещинами:

 - Создание в шве двухфазной аустенитно-ферритной структуры.

 - Ограничение в основном и наплавленном металле вредных (сера, фосфор) примесей, а также газов кислорода и водорода.

 - Регулирование процесса кристаллизации шва, для чего необходимо правильно выбирать форму шва, что влияет на направление роста кристаллов, а при автоматической сварке - поперечные колебания проволоки, что изменяет схему кристаллизации и уменьшает вероятность трещин.

 - Уменьшение силового фактора (растягивающих напряжений), возникающих в результате термического цикла сварки.

Для недопущения потери антикоррозионных свойств следует:

 - уменьшать содержания углерода в основном металле и металле шва до 0,02-0,03%, что предотвращает образование карбидов хрома;

 - дополнительное легировать шов титаном, ниобием, ванадием за счёт большего содержания этих элементов в сварочной проволоке и электродах, чем в стали;

 - применять высокие скорости охлаждения швов в интервале температур 600-800° С, при которых происходит интенсивное образование карбидов хрома;

 - термообработка – закалка или отжиг, так как при температуре Т>800°С карбиды хрома растворяются.