Изготовление цистерны для нефтепродуктов

Государственное бюджетное образовательное  учреждение

среднего профессионального образования  Республики Карелия

«Техникум дорожного строительства»

 

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по УПР

____________________ Д.В. Белкин

«___»  ______________  2013 г.

 

 

 

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ (ДИПЛОМНАЯ) РАБОТА

профессия__________________________________________________

Тема:

 

 

 

Выполнил:

студент группы___________

___________________________________

Ф.И.О.

Руководитель дипломной работы:

___________________________________

Ф.И.О.

«____» _________________201___г.

Оценка дипломной работы:

_______________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Петрозаводск, 2013 г.

Содержание:

1.введение

2.Пояснительная  записка.

2.1.Цель работы

2.2. Расшифровка  стали

2.3. Технология  изготовления конструкции.

2.3.1. Деталировка изделия.

2.3.2. Типы швов

2.3.3. Заготовительные  работы

2.3.4. Контроль  заготовительных работ 

2.3.5. Сборка изделия

2.3.6. Контроль  качества сборки изделия

2.3.7. Сварка изделия.

2.3.8 Контроль  сварных швов

2.3.9 Контроль  готового изделия

3. Нормирование времени

3.1. Определение  нормы времени на сварку

3.1.1. Расчёт основного  времени 

3.1.2. Расчёт вспомогательного  времени

3.1.3. Расчёт дополнительного  времени

3.1.4. Определение  подготовительно – заключительного  времени 

3.2. Определение  нормы времени на сборку.

4. Маршрутная  карта.

5. Техника безопасности  при изготовлении заданной конструкции.

6. Пайка металлов

7. Заключение

    Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение.

Что такое сварка?

Сварка, проще говоря – соединение материалов путем их сплавления. Этот процесс происходит под действием высокой температуры. При этом происходит расплавление краев свариваемых деталей и вдобавок – дополнительно вводимого в зону сварки такого же материала. В результате получается аккуратный, практически монолитный сварочный шов, который надежно скрепляет эти детали. В основном сварку применяют для соединения металлов, хотя иногда используют и при работе с пластмассами. Мы будем рассматривать сварку металлов, как наиболее распространенную – этой технологией многие пользуются дома. 
 
Чтобы расплавить края деталей, нужна очень высокая температура. Она получается при помощи так называемой сварочной дуги. Это тот самый огненно – яркий поток плазмы, который все видели, когда сварщик «чиркает» сварочным электродом по металлу, а потом отводит его на некоторое расстояние. Дело в том, что к самой детали подведен один из электродов сварочного аппарата, а в руке сварщик держит другой. При касании под действием тока большой силы и возбуждается сварочная дуга. Ток имеет такую большую силу – сотни Ампер, что даже отведя электрод на несколько сантиметров, сварочная дуга не гаснет. Этот процесс называется «возбуждением сварочной дуги». Здесь важную роль имеет мастерство сварщика. 
 
Дальше идет сам процесс сварки. Медленно ведя электродом над краями деталей, сварщик вызывает их расплавление высокой температурой – несколько тысяч градусов. При этом расплавляется и кончик электрода в руке сварщика. Расплавленный металл, смешиваясь, образует так называемую «сварочную ванну», которая, застывая, и образует сварочный шов. После этого на правильно выполненном шве образуется шлаковая корка и не должно быть прожогов металла и так называемых «кратеров». «Кратеры» - это дефект сварки. Они образуются при резком прерывании сварки и представляют собой углубление в металле – напоминает лунный кратер. Это слабое место и опытный сварщик никогда не оставляет таких дефектов. 
 
Сварочный электрод – не просто проволока. Внутри это проволока, которая может быть из разных металлов и сплавов. Она покрыта специальным покрытием. Расплавляясь, оно образует газовую защиту «сварочной ванны» от кислорода, специальные легирующие добавки улучшают свойства металла, кроме того образуется шлаковая корка на шве. Эта корка – не дефект. Она защищает быстро остывающий металл от действия кислорода, не давая ему окисляться, и атмосферного азота, который ухудшает свойства металла. Кроме того, охлаждение происходит не так быстро. Как видим – каждая мелочь имеет свое большое значение. 
 
Основное устройство в процессе сварки – сварочный аппарат. Его назначение – из обычного напряжения в 220 вольт получить ток низкого напряжения, но очень большой силы. Сейчас это уже не примитивные трансформаторы. Современный сварочный аппарат называется «сварочный инвертор». Именно такие устройства можно увидеть в магазине, а кое у кого они есть и дома. 
 
Это устройство имеет довольно скромные размеры, благодаря особой схеме преобразования тока. На входе обычное сетевое напряжение с частотой 50 Гц превращается в высокочастотное, с частотой в сотни килогерц. Затем при помощи трансформатора происходит преобразование тока и напряжения. Секрет здесь в том, что высокочастотные трансформаторы гораздо компактнее, чем низкочастотные. Затем ток переменный превращается в постоянный и подается на электроды. Это очень упрощенная схема, конечно. На самом деле все гораздо сложнее. 
 
Все преобразования тока в сварочном инверторе контролируются процессором. Это позволяет не только точно соблюдать техпроцесс, но и легко менять режимы для разных металлов и сплавов. Даже можно запрограммировать нужный режим! Кроме того, имеются некоторые автоматические режимы, которые позволяют даже новичку выполнять сварку легко и качественно. 
 
Конечно, это не единственный вид сварки, просто самый распространенный. Есть еще плазменная и лазерная сварка, аргонно – дуговая и газовая и много других разновидностей. Но в основном они применяются в промышленности.

 

Сварка и резка металлов широко внедрены во всех отраслях народного  хозяйства, зачастую является одним  из основных способов соединения металлов. 

Развитие сварки в России. 
Преимущество сварных соединений над другими видами над другими видами неразъемных соединений очевидно:

•  
  снижается металлоемкость конструкции, экономится металл;
•  
  снижается трудоемкость изготовления конструкций, расходы на оборудование;
•  
  улучшаются условия труда;
•  
  разрешение сложных технических задач по созданию принципиально новых конструкций.

 
Электродуговая сварка – русское  изобретение. 
 
В 1802 году Владимир Васильевич Петров, профессор Санкт-Петербургской Медицинской академии открыл явление электрической дуги предложил её1 использования для расплавления металла. 
 
Используя это открытие, в 1882 году русский инженер Николай Николаевич Бенардос впервые осуществил электродуговую сварку металлов угольным электродом и запатентовал в ряде других стран. 
 
В 1988 году инженер Славянов Николай Гаврилович произвел сварку металлическим покрытым электродом. 
 
В России развитие сварки можно разделить на несколько этапов. 
 
Первый – с 1924 по 1935 г. В этот период сварка осуществлялась электродами с тонким меловым покрытием. 
 
Второй – с 1935 по 1940 г. В это время происходит внедрение сварки электродами с толстым покрытием, которые значительно улучшили качество сварного шва. 
 
Третий этап с 1941 по 1969 г. – характеризуется широким внедрением новых механизированных способов сварки сталей, цветных металлов и сплавов. 
 
С 1969 года осваивается космическая сварка. 
 
По уровню развития сварочного производства Россия занимает ведущее место в мире. У нас созданы и внедрены новые процессы сварки: автоматическая под слоем флюса, дуговая в среде углекислого газа, порошковой проволокой, электронно-лучевая, дуговая в вакууме, сварка и резка под водой, сварка пластмасс ультразвуком, лазерная сварка по соединению живых тканей в человеческом организме. 
 
В настоящее время в промышленности свариваются практически все металлы. Широко внедряются механизированные способы, роботизированные комплексы. 
 
 
^ ПАТОН ЕВГЕНИЙ ОСКАРОВИЧ 
 
Инженер, ученый, педагог 
 
Евгений Оскарович Патон – видный ученый, им по праву может гордиться наша страна. 
 
Родился в 1870 году в Германии. В 1894 году после окончания Дрезденского политехнического института Е.О. Патон был принят ассистентом на кафедру «Статика опор и мостов» этого института. Но он решил стать российским инженером. 
 
Уже через год он сдает экзамен в Ново-Зыбковской гимназии на российский аттестат зрелости. Осенью 1895 года становится студентом 5 курса Петербургского политехнического института. По завершению учебы блестяще защитил дипломный проект по теме мостостроения. По завершению дипломного проекта профессор Петербургского политехнического института Л.Д. Проскуряков, вручая диплом Е.О. Патону, сказал: «Мой друг, вы родились мостостроителем и умрете им. Мосты, мосты и ничего кроме мостов, - вот Ваше высокое призвание!». 
 
С первых же дней молодой инженер в 1896 г. был утвержден в звании инженера путей сообщения с правом составления проектов и всякого рода строительных работ. 
 
За период с 1901 по 1915 года Е.О. Патон написал 41 работу общей сложностью 6612 страниц на тему мостостроения, как из дерева, так и из металла. 
 
С 1905 по 1929 г. работает в ведущем техническом университете страны: профессор, заведующий кафедрой мостов, возглавлял инженерное отделение, руководил инженерным музеем, спроектировал около трех десятков мостов, написал десятки учебников по строительству мостов. За вклад в мировое мостостроение Е.О. Патон был избран действительным членом Всеукраинской академии наук. 
 
Работая со студентами, он наказывал: 
 
«Если вы полюбите труд и научитесь учиться, то вы всегда достигнете успехов на своем жизненном пути. Но пуще всего бойтесь легких дорог» 
 
В 1929 году под руководством Е.О. Патона в Киеве была создана сварочная лаборатория, которая в 1934 г. была преобразована в Институт электросварки. С 1935 года академик Е.О. Патон создал в КПИ кафедру электросварки и руководил её до 1939. 
 
В 1941 году директор Института электросварки АН УССР Е.О. Патон был назначен одновременно Государственным советником по сварке и выполнял задания Совнаркома СССР. 
 
Находясь в эвакуации на Урале в Нижнем Тагиле, коллектив института под руководством Е.О. Патона работали в направлении поиска нового вида сварки, позволяющего качественно и в кратчайшие сроки производить выпуск оборонной техники. Так была создана автоматическая сварка под флюсом  
 
Умер в 1953 году. В этом же году в Киеве через Днепр был простроен и сдан в эксплуатацию стальной цельносваренный мост. Сегодня этот мост носит имя Е.О. Патона. 
 
21 июня 2002 года на территории Национального технического университета Украины в Киеве был открыт памятник Е.О. Патону.

 

Развитие сварки за рубежом.

В развитие сварочной науки и  техники особый вклад внесли российские ученые и инженеры - В. В. Петров (1761 - 1834), Н. Н. Бенардос (1842-1905), Н. Г. Славянов (1854-1897).

Василий Владимирович Петров впервые  в мире в 1802 г. обнаружил явление электрического дугового разряда от построенного им сверхмощного "вольтового столба", который состоял из 2100 пар разнородных кружков - элементов (медь + цинк), проложенных бумажными кружками, смоченными водным раствором нашатыря.

Проделав большое количество опытов со своей батареей, он показал возможность  использования электрической дуги для освещения и плавления  металлов. К моменту открытия дугового разряда электротехника только начинала создаваться. Открытие В. В. Петрова  опередило время практического применения дуги для сварки на 80 лет. Его осуществил Николай Николаевич Бенардос - автор многих изобретений в области электротехники.

Н. Н. Бенардос предложил и произвел в 1880-1890 гг. все основные виды дуговой  сварки: плавящимся и неплавящимся электродами дугой прямого и косвенного действия, ручную, полуавтоматическую и автоматическую, незащищенной дугой и в среде защитного газа.

Н. Н. Бенардос в 1887 г. предложил основные виды электроконтактной сварки - точечную и роликовую.

После детальной разработки своего изобретения Н. Н. Бенардос получил на него патенты в Англии, Бельгии, Германии, Италии, Франции, США и в других странах.

В 1886 г. он получил русский патент на "Способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока". Н. Н. Бенардос применил созданный им способ не только для сварки, но и для наплавки и резки металлов.

2. Пояснительная записка.

1. Цель работы: составить технологию изготовления цистерны для нефтепродуктов, рассчитать количество сварочных материалов и нормы времени, необходимые для изготовления этого изделия.
2. Расшифровка стали 10ХСНД 520-540 мПа:

 

Марка	Сталь 10ХСНД.Хромокремненикелевая с  медью.
Заменитель:	Сталь 16Г2АФ
Классификация	Сталь конструкционная низколегированная  для сварных конструкций
Применение	элементы сварных металлоконструкций и различные детали, к которым  предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости  с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 450 °С,

 

 

 

Химический состав в % материала 10ХСНД

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As
до   0.12	0.8 - 1.1	0.5 - 0.8	0.5 - 0.8	до   0.04	до   0.035	0.6 - 0.9	до   0.008	0.4 - 0.6	до   0.08

 

Механические свойства при Т=20^oС материала 10ХСНД .

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Прокат	4		540		19
Лист	5 - 9		540	400	19

 

Свариваемость материала: без ограничений. Способы варки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС

 

3. Технология изготовления конструкции. (Технология изготовления конструкции должна содержать высокопроизводительные способы обработки металла, обеспечивающие наименьшие затраты времени и материалов).

 

 

 

2.3.1. Деталировка изделия.

Рисунок деталей конструкции:

 

 Деталировка изделия

№ поз.	Наименование детали	Размеры детали, мм (эскиз)	Количество, шт.	Масса одной детали, кг	Общая масса деталей, кг
1                     2	Обечайка                     Дно		2                     1	783,7                     124,8	1567,4                     124,8
Масса всего изделия, кг: 124,8 + 1567,4 = 1692,2

 

 

 

Решения:

 

Длина обечайки ровна длине окружности дна

l = Пd = 3,14 • 400 = 1256 см

S▭ = 1256 • 200 = 251 200 см²

m▭ = 251 200 • 0,4 • 7,8 = 783 744 (гр) ~ 783,7 (кг)

 

Вес дна

Sкр. = ( d² ) : 4 = ( 400² ) : 4 = 40 000 см²

 

mкр. = 40 000 • 0,4 • 7,8 = 124 800 (гр) ~ 783,7 (кг)

 

Для изготовления данной конструкции потребуется  кран.

 

2.3.2. Типы швов.

    Обечайки между собой привариваются стыковым швом типа С2, без скоса кромок, односторонним.

  тип шва C2

 

Обечайка ко дну приваривается угловым швом типа У4, без скоса кромок, односторонним.

 Тип шва

 

                                                                            F = S△ + S▭ = 0,08 • 2 = 0,16

                                      S▭ = 0,4 • 0,2 = 0,08

                                      S△ = (0,8 • 0,2) : 2 = 0,08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F = S△ + S▭ = 0,1

 

 

S▭ = 0,4 • 0 = 0

 

S△ =  (1 • 0,2) : 2 = 0,1

 

 

 

 

 

 

Рис.№1

 

3. Заготовительные работы.

 

 

Правка - это процесс которым  выправляют металл в исходное положение.  Правка  производится преимущественно на станках, а иногда вручную. Листовой, полосовой и профильный прокат правят на вальцах, которые чаще всего имеют семь или девять валков. ручную правку выполняют на чугунных или стальных правильных плитах ударами кувалды или с помощью ручного винтового пресса.

    Чистка  - это процесс которым чистят металл от различных дефектов. Она должна производиться до сборки конструкции. Металл в месте сварки тщательно очищают от ржавчины, масла, влаги, окалины, загрязнений, наличие которых приводит к образованию пор и других дефектов. Очистка производится ручными и механическими проволочными щетками, иглофрезами, гидропескоструйным и дробеметным способами, пламенем многофакельной горелки, абразивными кругами, травлением в растворах кислот и щелочей, промывкой растворителями.

Разметка - это такие операции, которые определяют конфигурацию будущей детали. При разметке однотипных деталей для массового и серийного производства пользуются металлическими или фанерными шаблонами. Инструментами для выполнения разметки и наметки служат чертилка из закаленной стали, кернеры, стальные линейки и угольники, стальные циркули и рейсмусы, молотки, клямеры, струбцины, стальные рулетки и др.

Гибка металла - это процесс, при котором получается изделие нужной формы без применения сварки и иных способов соединения, существенно влияющих на структуру металла, снижая его прочность и, соответственно, срок службы.. Гибка больших толщин и гибка обечаек малого диаметра, при средней толщине листа, производится горячим способом в кузнечно-прессовых цехах. Нагрев деталей производится до температуры 1000—1100°С, при которой металл легко поддается деформированию. Гибка листового металла осуществляется с помощью специального современного оборудования, позволяющего контролировать весь процесс, и на выходе получать готовое изделие без дефектов, максимально точно соответствующее требованиям заказчика. Разделка кромок позволяет вести сварку отдельными слоями небольшого сечения, что улучшает структуру сварного соединения и уменьшает возникновение сварочных напряжений и деформаций. одготовку кромок под сварку выполняют на механических станках -токарных (обработка торцов труб), фрезерных, строгальных - обработка листов и т. д., а также применением термической резки. Листы, трубы, изготовленные из углеродистых сталей, обрабатываются газокислородной резкой. В качестве горючих газов могут служить ацетилен, пропан, коксовый газ и т. д. Цветные металлы, а также нержавеющие стали обрабатываются плазменной резкой.