Введение 5
1 Анализ современного состояния вопроса
восстановительной наплавки элементов запорной арматуры 7
1.1 Описание изделия и условий его эксплуатации 7
1.2 Сведения о материале изделия 10
1.3 Базовая технология восстановительной наплавки элементов
запорной арматуры 11
1.4 Выбор способа восстановления деталей задвижек 14
1.5 Формулировка задач выпускной квалификационной работы 21
2 Проектная технология восстановительной наплавки элементов 23
запорной арматуры
2.1 Выбор наплавочного материала 23
2.2 Параметры режима наплавки 24
2.3 Технология восстановительной плазменной наплавки 27
3 Безопасность и экологичность предлагаемых технических решений . . . 31
3.1 Технологическая характеристика объекта 31
3.2 Профессиональные риски при реализации предложенных
технических решений 32
3.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков 33
3.4 Обеспечение пожарной безопасности 34
3.5 Оценка безопасности для природной среды предлагаемых
технических решений 36
3.6 Заключение по разделу 37
4 Экономическая эффективность предлагаемых технологических
решений 38
4.1 Вводная информация для выполнения экономических расчётов . . 38
4.2 Расчёт фонда времени работы оборудования 40
4.3 Расчет штучного времени 41
4.4 Расчет заводской себестоимости вариантов технологии сварки . . . 45
4.5 Размер капитальных затрат реализации операций по базовому
и проектному вариантам 52
4.6 Расчётное определение показателей экономической
эффективности предлагаемых решений 56
Заключение по экономическому разделу 58
Заключение 60
Список используемой литературы 61
Важнейшим элементом арматуры, которая эксплуатируется на нефтяных и газовых промыслах, являются задвижки. Они в основном обеспечивают безопасность персонала и устьевого оборудования, поскольку неконтролируемый выброс добываемого фонтанным методом горючего продукта может приводить к нарушению экологии и возникновению пожаров [1].
Сохранение эксплуатационных свойств элементов запорной арматуры обеспечивается при условии высокой твёрдости и стойкости против коррозии и эрозии элементов арматуры. Для этого рабочие поверхности шибера и сёдел изготавливают с применением высокопрочной стали, а на их рабочие поверхности наносят специальное защитное покрытие, имеющее высокую стойкость против коррозионного и эрозионного разрушений.
В процессе длительной эксплуатации запорной арматуры происходит износ её элементов. В частности, интенсивный износ наблюдается на затворе задвижки и седле задвижки.
С точки зрения металлоёмкости ремонт деталей оборудования и транспорта требует меньших затрат материалов, чем выпуск новых деталей. Кроме того, проведение ремонта требует меньших временных затрат, чем изготовление новой детали. В связи с этим, организация ремонта будет экономически эффективнее, чем выпуск новых деталей. Таким образом, приоритетным направлением ресурсосбережения является восстановление работоспособности элементов оборудования и транспорта.
Современные технологии позволяют не только обеспечить свойства восстановленных деталей на уровне новых деталей, но и существенно улучшить эксплуатационные свойства по сравнению с новыми деталями. Таким образом, восстановление деталей машин приводит к стиранию грани между первичными и вторичными ресурсами. Вторичные ресурсы становятся новым, альтернативным источником материальных и технических благ.
Высокая работоспособность и надёжность элементов запорной арматуры высокого давления обеспечивается при выполнении их восстановительной наплавки с применением плазменно-порошковой наплавки хромоникелевыми славами с бором и кремнием. При этом достигается высокая стойкость против эрозионного и коррозионного износа рабочих поверхностей [1].
На основании вышеизложенного следует признать актуальной цель выпускной квалификационной работы - повышение производительности и качества восстановительной наплавки элементов запорной арматуры на основании современных достижений в области сварочных и наплавочных технологий.
В работе поставлена цель - повышение производительности и качества восстановительной наплавки элементов запорной арматуры на основании современных достижений в области сварочных и наплавочных технологий.
Базовый вариант технологии ремонтной наплавки узлов запорной арматуры с применением ручной дуговой сварки сопровождается получением большого числа дефектов и необходимостью исправления дефектов. Обзор возможных способов восстановительной наплавки выполнен с анализом таких способов, как ручная дуговая наплавка штучными электродами, механизированная наплавка в защитном газе проволокой сплошного сечения, наплавка порошковой проволокой, лазерная наплавка, плазменная наплавка. На основании выполненного анализа обоснована эффективность применения ремонтной плазменной наплавки. В ходе выполнения анализа состояния вопроса выполнена постановка задач на выпускную квалификационную работу: 1) повысить эффективность выполнения плазменной наплавки применительно к элементам запорной арматуры; 2) выполнить выбор наплавочного материала, применение которого позволит обеспечить увеличение срока службы элементов запорной арматуры после их восстановления; 3) составить проектный технологический процесс восстановительной наплавки элементов запорной арматуры.
Выполнен анализ проектной технологии ремонтной сварки на предмет наличия опасных и вредных производственных факторов. Рассчитанный годовой экономический эффект с учетом капитальных вложений составляет 1,7 млн. рублей. С учётом вышеизложенного можно сделать вывод о том, что поставленная цель выпускной квалификационной работы достигнута. Полученные результаты выпускной квалификационной работы рекомендуются к использованию в производстве при выполнении восстановительной наплавки узлов запорной арматуры.
1. Жадкевич, М.Л. Расчет толщины наплавленного слоя на деталях задвижек нефтегазовой арматуры высокого давления / М.Л. Жадкевич, Е.Ф. Переплётчиков, Л.Г. Пузырин [и др.] // Автоматическая сварка. - 2007. - № 5. - С. 59-62.
2. Гульянц, Г.М. Противовыбросовое оборудование скважин, стойкое к сероводороду: Справ. пособие. - М.: Недра, 1991. - 348 с.
3. Гуревич, Д.Ф. Справочник конструктора трубопроводной арматуры / Д.Ф. Гуревич, О.Н. Шпаков. - Л.: Машиностроение, 1987. - 517 с.
4. Безухов, Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести.
— М.: Высш. шк., 1968. — 420 с.
5. Гладкий П. В., Переплетчиков Е. Ф., Рабинович В. И. Плазменная наплавка в энергетическом арматуростроении. — М.: НИИинфортяжмаш, 1970. — 36 с.
6. Переплетчиков Е. Ф. Плазменно-порошковая наплавка износо- и коррозионностойких сплавов в арматуростроении // Автомат. сварка. — 2004.
— № 10. — С. 37-44.
7. Производство фонтанной арматуры для глубоких нефтяных и газовых скважин методами электрошлакового литья и плазменно¬порошковой наплавки / В. Л. Шевцов, В. Я. Майданник, В. М. Ханенко и др. // Сварщик. — 2001. — № 4. — С. 8-9.
8. Потапьевский, А.Г. Сварка сталей в защитных газах плавящимся
электродом. Техника и технология будущего: монография /
А.Г. Потапьевский, Ю.Н. Сараев, Д.А. Чинахов. Юргинский технологический институт. - Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - 208 с.
9. Goecke S. F. Low Energy Arc Joining Process for Materials Sensitive to Heat, EWM HIGHTEC WELDING GmbH 2005.
10. Jaeschke B. Speedpulseeine produktivitaetsund effizienzsteigernde Weiterentwicklung des MSGImpulsschweiens / Jaeschke B., Vollrath K. // Schweien und Schneiden. - 2009. - 61. - № 9. - S. 548-553.
11. DeRuntz, B. D. Surface Tension Transfer welding in manufacturing. Selected Paper presented at the National Association of Industrial Technology Conference, Detroit Michigan, 2001. - P. 20-26.
12. Jyri Uusitalo. Kemppi Pro News 2/2006. FastROOT Process. - P. 4-8.
13. A. Schierl: «The CMT-Process - A Revolution in welding technology». - Weld. World, 2005, 49, 38. G. Huismann: Direct control of the material transfer, the Controlled Short Circuiting (CSC)-MIG process, ICAWT 2000: Gas Metal Arc Welding for the 21st Century, Dec. 6-8, 2000, Orlando, Florida.
14. Федько, В.Т. Импульсная подача сварочной проволоки с управляемым переносом электродного металла / В.Т. Федько, А.В. Крюков, С.А. Солодский // Наука - Образование - производство: материалы научно технической конференции. - Нижний Тагил, 2004. - Т.2. - С. 100-103.
15. Lebedev V.A. Application of mechanical oscillations with controllable parameters for improvement of arc mechanized and automatic arc welding and surfacing using consumable electrode / V.A. Lebedev, S.Yu. Maksimov // Doc.XII-2082-12, Draft Agenda Commission XII «Arc Welding Processes and Production Systems» July 9-11, 2012, Denver, USA.
16. Лебедев, В.А. Особенности формирования структуры сварных соединений при дуговой наплавке с импульсной подачей электродной проволоки / В.А. Лебедев, И.В. Лендел, А.В. Яровицын [и др.] // Автоматическая сварка. - 2006. - № 3. - С. 25-30.
17. Походня, И.К. Исследования и разработки ИЭС им. Е.О. Патона в области электродуговой сварки и наплавки порошковой проволокой / И.К. Походня, В.Н. Шлепаков, С.Ю. Максимов [и др.] // Автоматическая сварка. - 2010. - № 12. - С. 34-42.
18. Шлепаков, В.Н. Современное состояние разработки и применения порошковых проволок для сварки углеродистых и низколегированных сталей / В.Н. Шлепаков, Ю.А. Гаврилюк, А.С. Котельчук // Автоматическая сварка. - 2010. - № 3. - С. 46-51.
19. Розерт, Р. Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях / Р. Розерт // Автоматическая сварка. - 2014. - № 6¬7. - С. 60-64.
20. Кондратьев, И.А. Порошковые проволоки для наплавки стальных валков горячей прокатки / И.А. Кондратьев, И.А. Рябцев // Автоматическая сварка. - 2014. - № 6-7. - с. 99-100.
21. Григорьянц, А. Г. Технологические процессы лазерной обработки /
A. Г. Григорьянц, И. Н. Шиганов, А. И. Мисюров. - М.: МГТУ им.
Н.Э. Баумана, 2008. - 664 с.
22. Петровский, В. Н. Лазерная наплавка с использованием излучения
волоконного лазера / В. Н. Петровский, П. С. Джумаев, В. И. Польский // Научная сессия МИФИ-2010. - Т.2 Нанофизика и нанотехнологии.
Фундаментальные проблемы науки. - 2010.
23. Балдаев, Л. Х. Опыт применения технологии лазерной наплавки для реновации уплотнительных поверхностей запорной арматуры / Л. Х. Балдаев,
B. С. Степин, О. Е. Грачев, М. А. Киселев // Трубопроводная арматура и оборудование. - № 1. - 2015.
24. Гаврилов, Г. Н. Разработка и освоение технологий поверхностного термического упрочнения и наплавки металлических материалов лазерным излучением : дис. ... докт. техн. наук - Нижегородской гос. техн. ун-т. - Нижний Новгород. - 2000.
25. Переплётчиков, Е.Ф. Плазменно-порошковая наплавка деталей запорной арматуры различного назначения / Е.Ф. Переплётчиков, И.А. Рябцев // Сварщик. - 2007. - № 4. - С. 57-61.