Технологический процесс и оборудование сварки шарового резервуара объёмом 5000 кубических метра
|
Введение 6
1 Современное состояние сварки шаровых резервуаров 8
1.1 Сведения об особенностях конструкции и эксплуатации
рассматриваемого шарового резервуара 8
1.2 Сведения о материале оболочки резервуара 11
1.3 Описание операций базового процесса сварки резервуара 14
1.4 Контроль качества сварки 18
1.5 Предварительный анализ источников научно-технической
информации по теме выпускной квалификационной работы 20
1.6 Формулировка задач выпускной квалификационной работы 23
2 Проектная технология сварки шарового резервуара 25
2.1 Обоснование выбора способа сварки 25
2.2 Описание операций технологического процесса сборки и сварки
шарового резервуара 30
2.3 Требования к подготовке дефектного места 29
2.4 Требования к сварочным материалам 31
2.5 Требования к выполнению сварочных операций 33
3 Безопасность и экологичность технического объекта 35
3.1 Технологическая характеристика объекта 35
3.2 Идентификация профессиональных рисков 36
3.3 Предлагаемые технологические и организационные мероприятия
для снижения профессиональных рисков 38
3.4 Обеспечение пожарной безопасности 40
3.5 Обеспечение экологической безопасности производства 42
4 Экономическое обоснование предлагаемых решений 44
4.1 Исходные данные для проведения экономических расчётов 44
4.2 Оценка фонда времени работы технологического оборудования. . 46
4.3 Расчет штучного времени 47
4.4 Расчёт заводской себестоимости вариантов технологии 48
4.5 Оценка капитальных затрат по базовой и проектной
технологиям 53
4.6 Расчёт показателей экономической эффективности 55
Заключение 58
Список используемой литературы и используемых источников 60
1 Современное состояние сварки шаровых резервуаров 8
1.1 Сведения об особенностях конструкции и эксплуатации
рассматриваемого шарового резервуара 8
1.2 Сведения о материале оболочки резервуара 11
1.3 Описание операций базового процесса сварки резервуара 14
1.4 Контроль качества сварки 18
1.5 Предварительный анализ источников научно-технической
информации по теме выпускной квалификационной работы 20
1.6 Формулировка задач выпускной квалификационной работы 23
2 Проектная технология сварки шарового резервуара 25
2.1 Обоснование выбора способа сварки 25
2.2 Описание операций технологического процесса сборки и сварки
шарового резервуара 30
2.3 Требования к подготовке дефектного места 29
2.4 Требования к сварочным материалам 31
2.5 Требования к выполнению сварочных операций 33
3 Безопасность и экологичность технического объекта 35
3.1 Технологическая характеристика объекта 35
3.2 Идентификация профессиональных рисков 36
3.3 Предлагаемые технологические и организационные мероприятия
для снижения профессиональных рисков 38
3.4 Обеспечение пожарной безопасности 40
3.5 Обеспечение экологической безопасности производства 42
4 Экономическое обоснование предлагаемых решений 44
4.1 Исходные данные для проведения экономических расчётов 44
4.2 Оценка фонда времени работы технологического оборудования. . 46
4.3 Расчет штучного времени 47
4.4 Расчёт заводской себестоимости вариантов технологии 48
4.5 Оценка капитальных затрат по базовой и проектной
технологиям 53
4.6 Расчёт показателей экономической эффективности 55
Заключение 58
Список используемой литературы и используемых источников 60
Широкое применение при хранении сжиженных газов получили шаровые резервуары. Эти конструкции также применяются для хранения жидкого аммиака и легкогорючих жидкостей [14]. В настоящее время в мировой промышленности наблюдается интенсивное развитие нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей отраслей, в результате чего происходит увеличение парка шаровых резервуаров. Особенности геометрии шарового резервуара делают его самой экономичной ёмкостью, в которой можно хранить жидкости и сжиженные газы. Шаровая форма позволяет самым оптимальным образом воспринимать нагрузку от избыточного давления внутри резервуара.
Шаровые резервуары выгодно отличаются от цилиндрических резервуаров. Во-первых, для возведения и обслуживания резервуара аналогичного объёма требуется меньшая площадь. Во-вторых, существенно (приблизительно на 20 %) снижается металлоёмкость конструкции, что объясняется меньшей площадью поверхности у шарового резервуара. Кроме того, уменьшение металлоемкости положительно сказывается на транспортных расходах и времени возведения резервуара.
Рост производственных мощностей химических и нефтеперерабатывающих предприятий делает необходимым возведение новых резервуаров в условиях ограниченности производственных площадей. В связи с этим растёт актуальность повышения эффективности строительства шаровых резервуаров. Увеличение резервуарного парка за счёт наращивания количества и объёмов шаровых резервуаров позволит существенно снизить затраты на строительство вспомогательных технологических трубопроводов по сравнению с применением цилиндрических резервуаров [14].
Для хранения сжиженных газов широкое применение получили резервуары объёмом 600, 1400, 2000 и 4000 кубических метра [16], [20], [21], [23]. Необходимость повышения объёмов шаровых резервуаров обусловили внедрение технологий возведения резервуаров на 5000, 6600 и 8000 кубических метра [14].
История строительства шаровых резервуаров начинается со времен Советского Союза, когда во второй половине 20-го века началось их интенсивное строительство. Можно судить о значительном накопленном опыте в области возведения шаровых резервуаров.
Следует принимать во внимание, что возведение такой ответственной и сложной конструкции, как шаровой резервуар, требует выполнения сложнейших задач по обеспечению поиска оптимальных решений проектно-организационных и сварочно-технологических вопросов, подготовке квалифицированных кадров для проведения инженерных, сварочных и монтажных работ. При сборке резервуаров следует укладываться в пределы допуска, обеспечивать минимальную величину остаточных деформаций при монтаже и сварке, стабильность качества сварных швов. Следует принимать во внимание, что в процессе эксплуатации шаровой резервуар будет подвергаться воздействию атмосферных явлений и внутреннему давлению.
Сварные швы шаровых резервуаров обладают структурной, механической и химической неоднородностью, работают в условиях действия значительных напряжений. Это делает необходимым проведение тщательной подготовки производственного процесса, соблюдению технологии и проведение разработок в области повышения эффективности сварочных процессов при строительстве шаровых резервуаров.
Цель выпускной квалификационной работы - повышение эффективности сварочных технологий при строительстве шарового резервуара объёмом 5000 кубических метра.
Шаровые резервуары выгодно отличаются от цилиндрических резервуаров. Во-первых, для возведения и обслуживания резервуара аналогичного объёма требуется меньшая площадь. Во-вторых, существенно (приблизительно на 20 %) снижается металлоёмкость конструкции, что объясняется меньшей площадью поверхности у шарового резервуара. Кроме того, уменьшение металлоемкости положительно сказывается на транспортных расходах и времени возведения резервуара.
Рост производственных мощностей химических и нефтеперерабатывающих предприятий делает необходимым возведение новых резервуаров в условиях ограниченности производственных площадей. В связи с этим растёт актуальность повышения эффективности строительства шаровых резервуаров. Увеличение резервуарного парка за счёт наращивания количества и объёмов шаровых резервуаров позволит существенно снизить затраты на строительство вспомогательных технологических трубопроводов по сравнению с применением цилиндрических резервуаров [14].
Для хранения сжиженных газов широкое применение получили резервуары объёмом 600, 1400, 2000 и 4000 кубических метра [16], [20], [21], [23]. Необходимость повышения объёмов шаровых резервуаров обусловили внедрение технологий возведения резервуаров на 5000, 6600 и 8000 кубических метра [14].
История строительства шаровых резервуаров начинается со времен Советского Союза, когда во второй половине 20-го века началось их интенсивное строительство. Можно судить о значительном накопленном опыте в области возведения шаровых резервуаров.
Следует принимать во внимание, что возведение такой ответственной и сложной конструкции, как шаровой резервуар, требует выполнения сложнейших задач по обеспечению поиска оптимальных решений проектно-организационных и сварочно-технологических вопросов, подготовке квалифицированных кадров для проведения инженерных, сварочных и монтажных работ. При сборке резервуаров следует укладываться в пределы допуска, обеспечивать минимальную величину остаточных деформаций при монтаже и сварке, стабильность качества сварных швов. Следует принимать во внимание, что в процессе эксплуатации шаровой резервуар будет подвергаться воздействию атмосферных явлений и внутреннему давлению.
Сварные швы шаровых резервуаров обладают структурной, механической и химической неоднородностью, работают в условиях действия значительных напряжений. Это делает необходимым проведение тщательной подготовки производственного процесса, соблюдению технологии и проведение разработок в области повышения эффективности сварочных процессов при строительстве шаровых резервуаров.
Цель выпускной квалификационной работы - повышение эффективности сварочных технологий при строительстве шарового резервуара объёмом 5000 кубических метра.
В выпускной квалификационной работе была поставлена цель - повышение эффективности сварочных технологий при строительстве шарового резервуара объёмом 5000 кубических метра.
При анализе базовой технологии сварки шарового резервуара обнаружен главный её недостаток - применение ручной дуговой сварки для выполнения прихваток и подварочного шва.
Недостатки ручной дуговой сварки :
- ручная дуговая сварка характеризуется малой производительностью, поскольку в настоящее время ручная дуговая сварка исчерпала возможности повышения производительности за счёт корректировки параметров режима и назначения оптимальных сварочных материалов;
- недостаточная стабильность качества ремонтной сварки, обусловленная пористостью, непроварами и возникновением трещин из-за перегрева основного металла;
- тяжёлые условия труда сварщика, обусловленные вредностью сварочного аэрозоля, образующегося при горении сварочных электродов;
- увеличенные потери сварочных электродов из-за разбрызгивания и огарков.
Недостатки автоматической сварки под флюсом: малая протяжённость меридианных швов, на которых не получается реализовать все преимущества автоматической сварки под флюсом.
На основании анализа альтернативных способов сварки по технологическому, техническому и технико-экономическому критериям предложено проектную технологию с использованием в качестве основного технологического процесса автоматической и механизированной сварки в защитных газах проволокой сплошного сечения.
Для повышения технологических свойств сварочной дуги предложено использовать импульсное управление согласно разработкам отечественных исследователей. В результате применения этой разработки следует прогнозировать снижение разбрызгивания и повышение качества сварки, производительность будет повышена в два раза.
Анализ проектного технологического процесса позволил идентифицировать опасные и вредные факторы, выделить особенности их влияния на персонал и окружающую среду. По результатам проведённых работ предложены технологические и организационные мероприятия, позволяющие устранить негативное действие выявленных опасных и вредных производственных факторов.
При оценке экологичности проектного технологического процесса рассмотрены отрицательные воздействия результатов проведения процесса на окружающую среду - атмосферу, гидросферу и литосферу. Предложенные а разделе мероприятия позволяют выполнить экологические требования, предъявляемые предприятию со стороны природоохранных организаций.
В ходе проведения экономических расчётов установлено, что трудоёмкость выполнения операций технологического процесса уменьшилась на 25 %, а производительность труда увеличилась 33 %.
Годовой экономический эффект с учётом капитальных вложений составляет 0,2 млн. рублей. Затраты на внедрение проектной технологии окупятся за 1,1 года.
На основании вышеизложенного цель выпускной квалификационной работы может считаться достигнутой.
Результаты выпускной квалификационной работы предлагаются к использованию на предприятиях, осуществляющих строительство резервуарных парков.
При анализе базовой технологии сварки шарового резервуара обнаружен главный её недостаток - применение ручной дуговой сварки для выполнения прихваток и подварочного шва.
Недостатки ручной дуговой сварки :
- ручная дуговая сварка характеризуется малой производительностью, поскольку в настоящее время ручная дуговая сварка исчерпала возможности повышения производительности за счёт корректировки параметров режима и назначения оптимальных сварочных материалов;
- недостаточная стабильность качества ремонтной сварки, обусловленная пористостью, непроварами и возникновением трещин из-за перегрева основного металла;
- тяжёлые условия труда сварщика, обусловленные вредностью сварочного аэрозоля, образующегося при горении сварочных электродов;
- увеличенные потери сварочных электродов из-за разбрызгивания и огарков.
Недостатки автоматической сварки под флюсом: малая протяжённость меридианных швов, на которых не получается реализовать все преимущества автоматической сварки под флюсом.
На основании анализа альтернативных способов сварки по технологическому, техническому и технико-экономическому критериям предложено проектную технологию с использованием в качестве основного технологического процесса автоматической и механизированной сварки в защитных газах проволокой сплошного сечения.
Для повышения технологических свойств сварочной дуги предложено использовать импульсное управление согласно разработкам отечественных исследователей. В результате применения этой разработки следует прогнозировать снижение разбрызгивания и повышение качества сварки, производительность будет повышена в два раза.
Анализ проектного технологического процесса позволил идентифицировать опасные и вредные факторы, выделить особенности их влияния на персонал и окружающую среду. По результатам проведённых работ предложены технологические и организационные мероприятия, позволяющие устранить негативное действие выявленных опасных и вредных производственных факторов.
При оценке экологичности проектного технологического процесса рассмотрены отрицательные воздействия результатов проведения процесса на окружающую среду - атмосферу, гидросферу и литосферу. Предложенные а разделе мероприятия позволяют выполнить экологические требования, предъявляемые предприятию со стороны природоохранных организаций.
В ходе проведения экономических расчётов установлено, что трудоёмкость выполнения операций технологического процесса уменьшилась на 25 %, а производительность труда увеличилась 33 %.
Годовой экономический эффект с учётом капитальных вложений составляет 0,2 млн. рублей. Затраты на внедрение проектной технологии окупятся за 1,1 года.
На основании вышеизложенного цель выпускной квалификационной работы может считаться достигнутой.
Результаты выпускной квалификационной работы предлагаются к использованию на предприятиях, осуществляющих строительство резервуарных парков.