Введение 5
1 Анализ состояния вопроса 8
1.1 Общая информация о способе подводной сварки 8
1.2 Базовая технология ремонтной сварки 9
1.3 Анализ разновидностей подводной сварки 11
1.4 Формулировка задач выпускной квалификационной работы 18
2 Проектная технология подводной ремонтной сварки 20
2.1 Анализ современной научно-технической информации
по вопросу подводной ремонтной сварки 20
2.2 Оборудование для подводной сварки 21
2.3 Сварочные материалы 27
2.4 Технология подводной ремонтной сварки 27
2.5 Контроль качества сварки 32
3 Безопасность и экологичность предлагаемых
технических решений 35
3.1 Технологическая характеристика объекта 35
3.2 Профессиональные риски при реализации предложенных
технических решений 36
3.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков 37
3.4 Оценка безопасности для природной среды предлагаемых
технических решений 39
3.5 Заключение по разделу 40
4 Экономическая эффективность предлагаемых технологических 41
решений
4.1 Вводная информация для выполнения экономических расчётов . . 41
4.2 Расчёт фонда времени работы оборудования 43
4.3 Расчет штучного времени 45
4.4 Расчет заводской себестоимости вариантов технологии сварки . . . 48
4.5 Размер капитальных затрат реализации операций по базовому и
проектному вариантам 55
4.6 Расчётное определение показателей экономической
эффективности предлагаемых решений 59
Заключение по экономическому разделу 62
Заключение 63
Список используемой литературы 64
Подводную сварку и резку в бывшем СССР начали применять с середины 1930-х гг. при ремонте подводных трубопроводов, а также при подъеме и восстановлении кораблей, получивших боевые и навигационные повреждения. Основным заказчиком на разработку этих технологических процессов и оборудования являлось Министерство обороны бывшего СССР. Работами в этом направлении занимались несколько организаций. В 1967 г. на базе ИЭС им. Е.О. Патона была сформирована группа, трансформировавшаяся затем в специализированную лабораторию по исследованию и разработке электродных материалов, технологических процессов и оборудования для различных способов сварки и резки под водой.
В настоящее время подводная ремонтная сварка находит применение в различных сферах хозяйства - она применяется при ремонте подводных трубопроводов, кораблей и судов, сооружений различного назначения [11, 12]. При этом всё большее распространение начинает поучать механизированная подводная сварка мокрым способом, при котором в качестве сварочного материала используется порошковая самозащитная проволока. Для этого в ИЭС им. Е.О. Патона были разработаны специальные источники и проволоки [10].
Простота выполнения и оперативность делают привлекательным использование мокрой сварки в современном производстве [13, 14]. Однако при мокрой сварке возникает ряд трудностей металлургического характера. Осуществление технологии мокрой подводной сварки предполагает горение сварочной дуги в замкнутом объеме парогазового пузыря. Образование этого пузыря происходит за счет сгорания и испарения плавящихся электрода и изделия, а также продуктов диссоциации воды [2]. Парогазовый пузырь, образующийся при подводной сварке мокрым способом, имеет водородно-кислородную атмосферу, которая вызывает окисление легирующих элементов и насыщает водородом металл сварочной ванны. Также в результате контакта с окружающей водой наблюдается ускоренное охлаждение сварного шва, в результате чего в сварных шва образуется значительное количество закалочных структур [15]. Это существенно повышает вероятность получения холодных трещин в сварных соединениях, что особенно опасно при подводной сварке низколегированных сталей повышенной прочности типа 17Г1С или Х60.
Условия образования сварного соединения при мокрой подводной сварке существенно отличаются от условий при сварке на воздухе или в газовой атмосфере. Жидкая среда, в которой проходит мокрая подводная сварка, отличается от газовой среды повышенной вязкостью и плотностью, практически несжимаемая. По сравнению с воздухом плотность воды больше примерно в 850 раз, теплопроводность - в 25 раз, а теплоемкость - в 4 раза [1]. При увеличении глубины проведения сварочных работ растёт и давление водяного столба. При горении под слоем воды, на сварочную дугу действует два вида сжатия: во-первых, на дугу действует гидростатическое давление столба жидкости, во-вторых, охлаждающее воздействия водорода [3]. Нарушение стабильности горения дуги происходит из-за охлаждения водой, действия повышенного давления, разложения водяных паров на составляющие газы [4, 5].
На стабильность горения дуги и перенос электродного металла через дуговой промежуток влияют режим сварки, конструкция и диаметр порошковой проволоки, характеристики источника питания, длина сварочной цепи и сечение кабеля, состав сердечника порошковой проволоки, а также воздействие водной среды (парогазового пузыря). Стабильное горение дуги под водой и получение мелкокапельного переноса электродного металла являются важнейшими составными частями комплекса мер по улучшению процесса мокрой подводной сварки и получения качественных и плотных сварных швов.
Технология мокрой механизированной сварки является чрезвычайно удачным технологическим решением применительно к восстановлению практически всех видов металлоконструкций под водой. Незначительная масса оборудования, его компактность и надежность, быстрое освоение пользователями позволили выполнить большое количество работ как на территории России, так и за ее пределами [11, 12]
На основании вышеизложенного следует сделать вывод об актуальности темы выпускной квалификационной работы и её цели: повышение производительности и качества подводной ремонтной сварки за счёт применения современных технологий.
Поставленная в выпускной квалификационной работе цель - повышение производительности и качества подводной ремонтной сварки за счёт применения современных технологий.
При анализе базовой технологии мокрой ремонтной сварки с применением штучных электродов выявлены её недостатки: 1) низкая производительность сварки; 2) значительно ухудшается видимость сварного шва из-за образования мути; 3) качество работ существенно зависит от квалификации сварщика-водолаза; 4) прерывание сварки на замену электрода.
Анализ известных решений по теме выпускной квалификационной работы позволил сформулировать задачи: 1) анализ современной научно-технической информации по вопросу подводной ремонтной сварки; 2) предложить способ, оборудование и сварочные материалы для подводной ремонтной сварки; 3) составить проектную технологию подводной ремонтной сварки.
Решая первую задачу, выполнен поиск и анализ научно-технической информации по вопросу ремонтной подводной сварке произведён с использованием поисковой системы GOOGLE по ключевым словам «Автоматическая сварка», «Сварочное производство», «подводная сварка», «диссертация», «научная статья». Сформулированы основные направления по построению технологии подводной сварки.
Решая вторую задачу, был предложен способ подводной механизированной сварки в мини-кессоне. Решая третью задачу, была составлена проектная технология подводной ремонтной сварки.
Рассчитанный годовой экономический эффект с учетом капитальных вложений составляет 1,51 млн. рублей.
Таким образом, поставленная цель достигнута.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
