ВВЕДЕНИЕ 5
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
РЕМОНТНОЙ СВАРКИ ВАГОНОВ-ЦИСТЕРН
1.1 Описание объекта исследования 7
1.2 Сведения о материале изделия 8
1.3 Дефекты, возникающие на котле вагона-цистерны 10
1.4 Особенности выполнения операций по базовой технологии 13
1.5 Анализ современного состояния ремонтных сварочных
технологий в мировой промышленности 18
1.6 Постановка задач дипломного проектирования 24
2 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕМОНТНОЙ
СВАРКИ ВАГОНОВ-ЦИСТЕРН
2.1 Анализ используемых способов сварки 25
2.2 Подготовка к сварке 29
2.3 Проведение сварки 31
3 ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИЧНОСТИ
РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
3.1 Технологическая характеристика объекта 35
3.2 Персональные риски, сопровождающие внедрение проектной
технологии в производство 37
3.3 Предлагаемые мероприятия по снижению профессиональных
рисков в ходе внедрения в производство проектной технологии 38
3.4 Предлагаемые мероприятия по обеспечению пожарной
безопасности разрабатываемого технологического объекта 39
3.5 Оценка экологической безопасности разрабатываемого
технологического объекта 41
3.6 Заключение по экологическому разделу 42
4 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОЕКТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
4.1 Исходные данные для проведения экономического расчёта 43
4.2 Вычисление фонда времени работы оборудования 45
4.3 Расчёт времени, затрачиваемого для выполнения годовой программы, и коэффициента, учитывающего загрузку оборудования 46
4.4 Расчет заводской себестоимости базового
и проектного вариантов технологии 48
4.5 Калькуляция заводской себестоимости сварки по базовому
и проектному варианту технологии 53
4.6 Определение капитальных затрат по базовому
и проектному вариантам технологии сварки 53
4.7 Расчёт показателей экономической эффективности проектного варианта технологии 56
4.8 Выводы по экономическому разделу 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 59
В настоящее время в России эксплуатируется большое количество инженерных сооружений и машин, исчерпавших назначенный срок службы или близких к этому состоянию. Большинство из них имеет усталостные и хрупкие повреждения. Дальнейшая эксплуатация таких изделий становится небезопасной.
Как свидетельствуют публикации [Е..3], проблема существует и в других экономически развитых странах.
Необходимость в проведении исследований, направленных на совершенствование ремонтных технологий, обусловлена тем, что в настоящее время при восстановлении металлоконструкций, как правило, используют стандартные технологии сварки, разработанные для изготовления новых изделий. Они не учитывают специфики ремонтных соединений, обусловленной влиянием значительных остаточных напряжений в них и ограниченным выбором способов удаления дефектов, разделки кромок и собственно сварки, которая может оказывать существенное влияние на свойства сварных соединений восстановленной конструкции [1, 3, 4, 5].
По мнению авторов работы [2], технологии восстановления следует уделять большее внимание, чем первоначальной сварке. Важнейшей задачей при этом является выбор или разработка таких сварочных технологий, которые обеспечат низкий уровень остаточных напряжений и позволят в ряде случаев отменять мероприятия по их снятию.
Основными дефектами, исправляемыми ремонтной сваркой, являются усталостные трещины. Причиной их появления могут быть неадекватный проект конструкции, высокий уровень напряжений, неправильный выбор сварочных материалов, не способных обеспечить необходимую вязкость и свариваемость соединений, неудовлетворительное выполнение термической резки, недостаточное проплавление, наличие подрезов, вибрация, коррозионная среда, эксплуатационные нагрузки [9].
В настоящее время в связи с усиливающимся экономическим кризисом наиболее актуально стоит вопрос продления срока службы вагонов, повышения качества и производительности ремонтных работ. Одним из видов вагонов является вагон-цистерна, который получил широкое распространение при перевозке различных химических веществ. Под действием агрессивных сред и знакопеременных нагрузок происходит постоянное образование дефектов, от своевременности и качества исправления которых зависит безопасность и эффективность транспортных операций. При ремонте вагонов-цистерн используется сварка, которая выполняется покрытыми электродами. Это трудоёмкая операция, в процессе которой возникает большое количество брака, который приходится переваривать. Именно операцию сварки и рассмотрим в дипломном проекте на предмет повышения производительности и качества.
Поэтому актуальной является цель данной работы - повышение производительности и качества выполнения операции ремонтной сварки при заварке дефектов вагонов-цистерн.
Поставленная в выпускной квалификационной работе цель - повышение производительности и качества выполнения операции ремонтной сварки при заварке дефектов вагонов-цистерн.
В выпускной квалификационной работе предложены технологические мероприятия по повышению производительности и качества выполнения ремонтной сварки вагонов-цистерн. При выполнении базовой технологии ремонтной сварки предусматривается ручная дуговая сварка штучными электродами, что приводит к получению значительного числа дефектов и дополнительным затратам времени на их устранение. В проектном варианте технологии предложено произвести замену ручной дуговой сварки на полуавтоматическую сварку проволокой сплошного сечения в среде СО2 с импульсным управлением сварочной дугой.
В ходе выполнения экологического раздела было произведено выявление опасных и вредных производственных факторов, появление которых возможно при внедрении проектной технологии в производство. Проведён анализ возможности и мер по устранению и уменьшению опасных и вредных производственных факторов.
Внедрение проектной технологии сварки в производство приводит к уменьшению трудоемкости на 50 %, повышению производительности труда на 100 %, снижению технологической себестоимости на 49%. Величина годового экономического эффекта, полученная с учетом затрат на капитальные вложения в оборудование, составила 1,09 млн рублей.
Вышеизложенное свидетельствует о факте достижения поставленной цели.
1. Maccocaire C. Repair welding: how to set up a shop // Welding Joural. - 1991. - № 8. - P. 54-56.
2. Irving R.R. Can industry afford the high cost of weld repair? // Iron Age. - 1980. - № 3. - P. 49-55.
3. Donglin Y. A study on cracks on the oxygas cut surfaces of weld grooves of 14MnMoVN steel plates during cold forming / Y. Donglin, H. Yongfu, Z. Rangez [et al.] // Trans. China Welding. Inst. - 1982. - № 4. - P. 159-164.
4. Ларионов, В.П. Электродуговая сварка конструкций в северном исполнении. - Новосибирск: Наука, 1986. - 168 с.
5. Волков, А.С. Причины появления дефектов вблизи исправленных участков сварных швов // Сварочное производство. - 1974. - № 8. - С. 33-34.
6. Somardzic I., Siewert T. Reliability improvements in repair welding of high strength steels. - S. I. [2001]. - 13 p. (Intern. Inst, of Welding; Doc. IX-2002- 01).
7. Lai M.O., Fong H.S. Fatigue perfomance of repaired pipelines steel weld // J. Mater. Sci. Lett. - 1988. - № 12. - P. 1353-1354.
8. Brink S.H. Reparatielassen // Lastechniek. - 1989. - No 2. - P. 40-41, 43, 45, 47.
9. Recommendation on the repair of fatigue-loaded welded structures. - S. I. [1996]. - 16 p. (Intern. Inst, of Welding; Doc. XIII-1632-96).
10. Miki C. The repair of fatigue loaded welded structures. - S. I. [1997]. - 10 p. (Intern. Inst, of Welding; Doc. XIII WG5-14-97).
11. Ларионов, В.П. Рекомендации по выполнению сварочно¬монтажных работ при изготовлении и ремонте металлоконструкций и деталей машин, предназначенных для работы в районах Крайнего Севера / В.П. Ларионов, Р.С. Григорьев, О.И. Слепцов, К.Н. Тулохонов. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1980. - 23 с.
12. Ohta A., Maeda Y., Suzuki N. Fatigue life extension by repairing fatigue cracks initiated around box welds with low transformation temperature welding wire. - S. I. [2000]. - 13 p. (Intern. Inst, of Welding; Doc. XIII-1835-00).
13. Ohta A., Suzuki N., Maeda Y. Extension of fatigue life by additional welds using low transformation temperature welding material. - S. I. [2001]. - 8 p. (Intern. Inst, of Welding; Doc. XIII-1881-01).
14. Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. / Ред. кол.: Г.А. Николаев (пред.) [и др.] - М.: Машиностроение, 1978 - т.2. / Под ред. А.И. Акулова, 1979. - 462 с.
15. ГОСТ 9466-75 - Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация и общие технические условия. Введ. 01.01.1976. - М.: ИПК Издательство стандартов. - 42 с.
16. Любавский, К.В., Сварка плавящимся электродом в атмосфере защитных газов / К.В. Любавкий, Н.М. Новожилов // Автогенное дело. - 1953. - № 1. - С. 4-8.
17. Новожилов, Н.М., Разработка электродных проволок для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей в углекислом газе / Н.М. Новожилов, А.М. Соколова // Сварочное производство. - 1958. - № 7. - С. 10-14.
18. Верёвкин, А.В. Повышение эффективности сварки в СО2
неповоротных стыков магистральных трубопроводов за счет применения импульсного питания сварочной дуги: диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. - Барнаул: Национальный
исследовательский Томский политехнический университет. - 2010.
19. Патон, Б.Е. Применение защитных газов в сварочном производстве / Б.Е. Патон, С.Т. Римский, В.И. Галинич // Автоматическая сварка. - 2014. - № 6-7. - С. 17-24.
20. Головатюк, А.П. Интенсивность образования аэрозолей при ручной сварке модулированным током / А.П. Головатюк, В.С. Сидорук, О.Г. Левченко и др. // Автоматическая сварка. - 1985. - № 2. - С. 39-40.
21. Левченко, О.Г. Образование аэрозолей при сварке в СО2 модулированным током // Автоматическая сварка. - 2000.- № 8. - С. 48-50.
22. Harvey R. Castner. Gas metal arc welding using pulsed fume generation current. WELDING RESEARCH SUPPLEMENT. - February, 1995. - P. 59-68.
23. Winifred G. Palmer, James C. Eaton. Effects of welding on health, XIII // American Welding Society. - 2007. - International Standard Book Number: 978¬0-87171-067-3.
24. James M. Antonini. Health effects of welding // Critical reviews in toxicology. - 2003. - 33(1). - P. 61-103.
25. Горина, Л. Н. Обеспечение безопасных условий труда на производстве: учебное пособие / Л. Н. Горина. - Тольятти: ТолПИ, 2000. - 68 с.
26. Белов, С. В. Охрана окружающей среды / С. В. Белов. - М.:
Машиностроение, 1990. - 372с.
27. Брауде, М. З. Охрана труда при сварке в машиностроении / М. З. Брауде, Е. И. Воронцова, С. Я. Ландо. - М.: Машиностроение, 1978. - 144 с.
28. Манойлов, В. Е. Основы электробезопасности / В. Е. Манойлов. - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1991. - 480 с.
29. Краснопевцева, И. В. Экономическая часть дипломного проекта: метод. указания / И. В. Краснопевцева - Тольятти: ТГУ, 2008. - 38 с.
30. Егоров, А. Г. Правила оформления выпускных квалификационных работ по программам подготовки бакалавра и специалиста: учебно - методическое пособие / А. Г. Егоров, В. Г. Виткалов, Г. Н. Уполовникова, И. А. Живоглядова - Тольятти, 2012. - 135 с.
1. Maccocaire C. Repair welding: how to set up a shop // Welding Joural. - 1991. - № 8. - P. 54-56.
2. Irving R.R. Can industry afford the high cost of weld repair? // Iron Age. - 1980. - № 3. - P. 49-55.
3. Donglin Y. A study on cracks on the oxygas cut surfaces of weld grooves of 14MnMoVN steel plates during cold forming / Y. Donglin, H. Yongfu, Z. Rangez [et al.] // Trans. China Welding. Inst. - 1982. - № 4. - P. 159-164.
4. Ларионов, В.П. Электродуговая сварка конструкций в северном исполнении. - Новосибирск: Наука, 1986. - 168 с.
5. Волков, А.С. Причины появления дефектов вблизи исправленных участков сварных швов // Сварочное производство. - 1974. - № 8. - С. 33-34.
6. Somardzic I., Siewert T. Reliability improvements in repair welding of high strength steels. - S. I. [2001]. - 13 p. (Intern. Inst, of Welding; Doc. IX-2002- 01).
7. Lai M.O., Fong H.S. Fatigue perfomance of repaired pipelines steel weld // J. Mater. Sci. Lett. - 1988. - № 12. - P. 1353-1354.
8. Brink S.H. Reparatielassen // Lastechniek. - 1989. - No 2. - P. 40-41, 43, 45, 47.
9. Recommendation on the repair of fatigue-loaded welded structures. - S. I. [1996]. - 16 p. (Intern. Inst, of Welding; Doc. XIII-1632-96).
10. Miki C. The repair of fatigue loaded welded structures. - S. I. [1997]. - 10 p. (Intern. Inst, of Welding; Doc. XIII WG5-14-97).
11. Ларионов, В.П. Рекомендации по выполнению сварочно¬монтажных работ при изготовлении и ремонте металлоконструкций и деталей машин, предназначенных для работы в районах Крайнего Севера / В.П. Ларионов, Р.С. Григорьев, О.И. Слепцов, К.Н. Тулохонов. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1980. - 23 с.
12. Ohta A., Maeda Y., Suzuki N. Fatigue life extension by repairing fatigue cracks initiated around box welds with low transformation temperature welding wire. - S. I. [2000]. - 13 p. (Intern. Inst, of Welding; Doc. XIII-1835-00).
13. Ohta A., Suzuki N., Maeda Y. Extension of fatigue life by additional welds using low transformation temperature welding material. - S. I. [2001]. - 8 p. (Intern. Inst, of Welding; Doc. XIII-1881-01).
14. Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. / Ред. кол.: Г.А. Николаев (пред.) [и др.] - М.: Машиностроение, 1978 - т.2. / Под ред. А.И. Акулова, 1979. - 462 с.
15. ГОСТ 9466-75 - Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация и общие технические условия. Введ. 01.01.1976. - М.: ИПК Издательство стандартов. - 42 с.
16. Любавский, К.В., Сварка плавящимся электродом в атмосфере защитных газов / К.В. Любавкий, Н.М. Новожилов // Автогенное дело. - 1953. - № 1. - С. 4-8.
17. Новожилов, Н.М., Разработка электродных проволок для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей в углекислом газе / Н.М. Новожилов, А.М. Соколова // Сварочное производство. - 1958. - № 7. - С. 10-14.
18. Верёвкин, А.В. Повышение эффективности сварки в СО2
неповоротных стыков магистральных трубопроводов за счет применения импульсного питания сварочной дуги: диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. - Барнаул: Национальный
исследовательский Томский политехнический университет. - 2010.
19. Патон, Б.Е. Применение защитных газов в сварочном производстве / Б.Е. Патон, С.Т. Римский, В.И. Галинич // Автоматическая сварка. - 2014. - № 6-7. - С. 17-24.
20. Головатюк, А.П. Интенсивность образования аэрозолей при ручной сварке модулированным током / А.П. Головатюк, В.С. Сидорук, О.Г. Левченко и др. // Автоматическая сварка. - 1985. - № 2. - С. 39-40.
21. Левченко, О.Г. Образование аэрозолей при сварке в СО2 модулированным током // Автоматическая сварка. - 2000.- № 8. - С. 48-50.
22. Harvey R. Castner. Gas metal arc welding using pulsed fume generation current. WELDING RESEARCH SUPPLEMENT. - February, 1995. - P. 59-68.
23. Winifred G. Palmer, James C. Eaton. Effects of welding on health, XIII // American Welding Society. - 2007. - International Standard Book Number: 978¬0-87171-067-3.
24. James M. Antonini. Health effects of welding // Critical reviews in toxicology. - 2003. - 33(1). - P. 61-103.
25. Горина, Л. Н. Обеспечение безопасных условий труда на производстве: учебное пособие / Л. Н. Горина. - Тольятти: ТолПИ, 2000. - 68 с.
26. Белов, С. В. Охрана окружающей среды / С. В. Белов. - М.:
Машиностроение, 1990. - 372с.
27. Брауде, М. З. Охрана труда при сварке в машиностроении / М. З. Брауде, Е. И. Воронцова, С. Я. Ландо. - М.: Машиностроение, 1978. - 144 с.
28. Манойлов, В. Е. Основы электробезопасности / В. Е. Манойлов. - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1991. - 480 с.
29. Краснопевцева, И. В. Экономическая часть дипломного проекта: метод. указания / И. В. Краснопевцева - Тольятти: ТГУ, 2008. - 38 с.
30. Егоров, А. Г. Правила оформления выпускных квалификационных работ по программам подготовки бакалавра и специалиста: учебно - методическое пособие / А. Г. Егоров, В. Г. Виткалов, Г. Н. Уполовникова, И. А. Живоглядова - Тольятти, 2012. - 135 с.