WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

АБДЮКОВ АЗАМАТ РАМИЛЕВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАМЫКАЮЩИХ КОЛЬЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ Специальность 05.02.13 – «Машины, агрегаты и процессы» (Машиностроение в нефтеперерабатывающей промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2004 2

Работа выполнена на кафедре «Технология нефтяного аппаратостроения» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Абдеев Ринат Газизьянович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Абдуллин Рафиль Сайфуллович;

кандидат технических наук, доцент Худяков Михаил Александрович.

Ведущая организация Башкирский научно-исследовательский институт нефтяного машиностроения (БашНИИнефтемаш).

Защита состоится «28» декабря 2004 года в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан « » ноября 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Ибрагимов И.Г.

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы В условиях рыночной экономики предприятия, эксплуатирующие нефтеперерабатывающее оборудование, при их приобретении сопоставляют цену и качество выпускаемой аппаратуры.

В связи с этим особую актуальность для предприятий, изготавливающих аппаратуру для переработки нефти и газа, приобретает повышение качества выпускаемого оборудования с наименьшими издержками производства путем экономии материальных, энергетических и трудовых ресурсов.

Из результатов исследований, проведенных различными авторами известно, что изготовление базовых деталей кольцевых соединений (обечайки, корпуса и днища) разнородными технологическими процессами приводит к формированию геометрических размеров поперечного сечения с различными полями технологических допусков, проявляющихся в виде отклонения периметра, некруглости и угловатости и намного превышающих установленные нормативно-техническими документами функциональные допуски.

Результаты сравнительного анализа сборочно-сварочных работ при изготовлении кольцевых стыковых соединений аппаратуры показывают, что трудоемкость пригоночно-доделочных работ в 2-2,5 раза больше трудоемкости собственно сборочно-сварочных работ, а трудоемкость изготовления замыкающих кольцевых стыковых соединений в 1,5 –2 раза выше по сравнению с другими соединениями.

Поэтому, одним из перспективных направлений в экономии материальных и энергетических ресурсов при изготовлении крупногабаритной нефтеперерабатывающей аппаратуры оболочкового типа является создание менее трудоемких технологических процессов организацией механизированной сборки и сварки замыкающих кольцевых соединений.

Цель работы Обеспечение качества изготовления замыкающих кольцевых соединений повышением технологичности производства за счет механизации сборочно-сварочных операций.

Объектом исследований являются замыкающие кольцевые соединения нефтеперерабатывающей аппаратуры.

Основные задачи исследования 1. Функциональный анализ точности геометрических размеров поперечных сечений кольцевых соединений аппаратуры.

2. Исследование влияния возмущающих факторов конструктивного и технологического происхождения на качество формирования замыкающих кольцевых соединений.

3. Разработка научно-методического подхода качественного изготовления замыкающих кольцевых соединений корпусов аппаратов.

4. Создание технологической системы изготовления замыкающих кольцевых соединений аппаратов в блочно-модульном исполнении.

5. Создание средств технологического оснащения механизированной сборки, сварки и контроля кольцевых соединений в процессе изготовления.

Научная новизна Установлены закономерности влияния возмущающих факторов конструктивного и технологического происхождения на отклонение сварочного трактора от оси стыкового соединения, характеризующего качество формирования кольцевых соединений корпусов аппаратов.

Разработана математическая модель для определения допустимых значений отклонения сварочного трактора от оси стыкового соединения, обеспечивающего качественное формирование кольцевого соединения с учетом отрицательного влияния смещения кромок, зазора и кривизны поверхности замыкающего днища аппарата.

На основе полученных результатов предложен научно-методический подход качественного изготовления замыкающих кольцевых соединений корпусов аппаратов, заключающийся в регулировании отклонения сварочного трактора от оси стыка в поперечном направлении и корректировке его хода в продольном направлении стыкового соединения в зависимости от угла базирования относительно горизонтальной плоскости.

Практическая ценность Разработанная технологическая система сборки и сварки кольцевых соединений аппаратов позволяет повысить качество и технологичность изготовления замыкающих кольцевых соединений аппаратуры, вывести из производственной зоны операторов за счет механизации и автоматизации операций сборки, сварки и контроля и уменьшить трудоемкость сборочносварочных работ на 30-40%.

По результатам работы совместно с ВНИИНЕФТЕМАШ (г. Москва) разработана технологическая инструкция по блочно-модульной технологической системе изготовления и ремонта кольцевых соединений корпусов аппаратов для переработки нефти и газа Созданные средства технологического оснащения прошли апробирование на производстве и приняты к внедрению в ОАО "Туймазыхиммаш" и Бугульминском механическом заводе ОАО «Татнефть».

Апробация работы Основные положения и результаты работы докладывались на международных, российских и республиканских конференциях, на научнотехнических семинарах кафедры "Технология нефтяного аппаратостроения" Уфимского государственного нефтяного технического университета, в том числе на II Международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем» (г. Уфа, 2000 г.), республиканской научно-практической конференции молодых ученых «Молодые ученые – новому тысячелетию» (г. Уфа, 2000 г.), II научно-практической конференции «Новые разработки в химическом и нефтяном машиностроении» (г. Туймазы, 2003 г.) и Всероссийской научно-практической конференции «Реновация:

отходы-технологии-доходы» (г. Уфа, 2004г.) Публикации Основное содержание диссертационной работы отражено в 12 печатных работах. Получен патент Российской Федерации на изобретение.

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 100 наименований. Объем работы 115 страниц машинописного текста, включая 30 рисунков, 10 таблиц и 30 страниц приложений.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности работы, сформулированы основные задачи и положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор технологических процессов, способов и средств технологического оснащения изготовления кольцевых соединений корпусов аппаратов.

Анализ существующих способов изготовления с помощью стационарных стендов, передвижных установок и различных видов устройств механизированного изготовления кольцевых соединений позволил установить их достоинства и недостатки.

Так, стационарные сборочно-сварочные стенды с подвесными автоматическими головками не позволяют осуществить изготовление замыкающего внутреннего кольцевого стыкового соединения (сопряжение замыкающего днища с корпусом). Неизбежность появления неконцентричности стыкуемых деталей и ряда других причин технологического происхождения не обеспечивает качественного формирования сварного соединения.

Недостатком рассмотренных самоходных сварочных установок является отклонение сварочного трактора от оси кольцевого стыкового соединения в поперечном и продольном направлениях, что влечет за собой неизбежные остановки процесса изготовления из-за появления многочисленных дефектов сварного соединения и, как следствие, низкое качество производства аппаратуры.

Вышеперечисленные недостатки снижают технологичность и производительность, повышают уровень пригоночно-доделочных работ при исправлении дефектов сварных стыковых соединений, и ведут к повышению себестоимости и снижению качества изготавливаемой аппаратуры.

В заключение главы сделаны выводы об актуальности задачи совершенствования технологии изготовления замыкающих кольцевых соединений крупногабаритной нефтеперерабатывающей аппаратуры.

Во второй главе проведено исследование закономерностей влияния возмущающих факторов конструктивного и технологического происхождений на качественное формирование кольцевых соединений.

Под качеством изготовления (формирования) кольцевых соединений корпусов аппаратов в работе понимается сохранение формы и размеров сварных соединений различного конструктивного исполнения в установленных нормативно-техническими документами пределах. Основные конструктивные параметры, характеризующие стыковые кольцевые сварные соединения приведены на рис. 1.

На отклонение данных параметров от номинальных значений оказывают влияния множество возмущающих факторов конструктивного и технологического происхождения.

Постоянство таких технологических параметров, как положение и диаметр электрода, род и полярность тока, скорость сварки и подача электрода, величина вылета электрода и т.д., характеризующих режим и технологию сварки, обеспечиваются сварочными тракторами, используемыми при изготовлении замыкающих кольцевых соединений. Они не являются объектом исследования и не рассматриваются в данной диссертационной работе.

y L D L х х д ищ е к о п с н р у b s1-толщина корпуса; s2 – толщина днища;

С – смещение кромок; b – зазор;h – глубина провара; L – ширина сварного соединения;L – изменение ширины сварного соединения;

g – усиление сварного соединения;х – отклонение сварочного трактора от оси стыка; Dвк – диаметр корпуса;Dвд – диаметр днища;

Рис. 1. Геометрические размеры поперечного сечения и конструктивные параметры сварного замыкающего кольцевого соединения корпуса с днищем аппарата Из конструктивных параметров, оказывающих влияние на качество формирования замыкающего кольцевого соединения аппаратов, рассмотрены смещение кромок и зазор между стыкуемым корпусом и днищем, являющиеся многопараметрическими функциями от погрешностей геометрических размеров кольцевых соединений, формирующихся на протяжении всего цикла изготовления корпусов аппаратуры.

Наличие смещения кромок в кольцевом соединении приводит к стеканию расплавленного метала с превышающей кромки, образованию наплыва и, как следствие, к снижению прочностных свойств сварного стыкового соединения.

С целью изучения закономерностей возникновения и развития смещения кромок и зазора нами проведены исследования размеров поперечного сечения кольцевых соединений сепараторов для переработки g s c s h h вд вк D D углеводородного сырья диаметром Dв=2400 мм и с толщиной стенки s=20 мм из углеродистых и низколегированных сталей.

Результаты исследований, приведенные в диссертации, показывают, что формирование размеров поперечного сечения корпуса сепаратора носит наследственный характер, изменяясь в каждой операции технологического процесса.

Так, некрулость, возникающая при изготовлении обечаек корпусов в виде овальности, изменяется при сборке и сварке продольного шва и проявляется в виде трехвершинной огранки, затем, изменяясь из-за воздействия поперечной утяжки кольцевых сварных соединений обечаек корпусов трансформируется в волнистость после сборки штуцеров.

Как показывают исследования, максимальные значения смещения кромок при изготовлении замыкающего кольцевого соединения достигают значений С=6-8 мм и превышают функциональные допуски в 2-2,5 раза.

Значения зазора, возникающего из-за погрешностей формы корпуса и днища в виде бочкообразности и седловидности, конусности и увода кромок находятся в пределах b = 0-5 мм.

Таким образом, можно сделать вывод, что смещение кромок и зазор в соединении корпуса с днищем являются параметрами, характеризующимися суммарными погрешностями размеров поперечного сечения замыкающих кольцевых соединений аппаратов, и могут носить знакопеременный характер, и от которых практически не представляется возможным избавиться.

При инженерных расчетах влияния смещения кромок на величину глубины провара соединения (h) можно использовать следующую зависимость, учитывающую условие обеспечения технологической прочности сварного стыкового соединения, при С1,5 g:

hс=c/2.

Измерения на микрошлифах стыковых швов, сваренных при рассматриваемых значениях смещения кромок показали, что погрешность определения hс находится в пределах 15%.

Подставляя данные реальных значений смещений кромок в данное уравнение, можно оценить степень его влияние на величину провара. Так, при допускаемом значении С=3 мм, hс=0,11h=1,5 мм, а при реальном значении С=6 мм hс=0,21h=3 мм.

Изменение глубины провара соединения hb от влияния сварочного зазора b и видов конструктивного исполнения сварных соединений определяется с учетом соотношения долей основного и присадочного металла в сварном стыке.

На основе проведенных исследований получена зависимость для определения величин hb:

hb hb, K0L - b где K0 – коэффициент, характеризующий форму и размеры сварного соединения и представляющий собой отношение истинной площади провара к площади описанного прямоугольника с основанием, равным ширине сварного соединения L, и высотой, равной глубине провара соединения h.

Для рассматриваемых кольцевых соединений с толщиной стенки s = 8-20 мм значение K0=0,54-0,72.

Результатами исследований установлено, что выполнение кольцевого стыкового соединения с зазором не оказывает влияния на характер формы провара, толщину и ширину сварного соединения.

Обработка результатов исследований показывает значительное изменение глубины провара соединения hb, значения которых для рассматриваемых кольцевых соединений находятся в следующих пределах:

hb= (0,23-0,38)h.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»