Разработка технологии сварки труб диаметром 108 мм с толщиной стенки 14 мм из стали 45Х25Н35СБ, используемых для изготовления змеевиков в печах пиролиза
Введение 8
1 Характеристики сварной конструкции 10
1.1 Описание сварной конструкции 10
1.1.1 Описание установки печей пиролиза 10
1.1.2 Основные технологические показатели печи пиролиза бензина 11
1.2 Материал сварной конструкции 12
1.3 Оценка технологической свариваемости материала 13
1.4 Особенности технологии сварки 16
2 Анализ существующих методов сварки 22
2.1 Ручная дуговая сварка покрытыми электродами 22
2.2 Механизированная сварка в среде защитных газов 24
3 Выбор сварочных материалов 26
3.1 Материалы для ручной дуговой сварки 26
3.2 Материалы для механизированной сварки в среде защитных газов 27
4 Расчёт режимов сварки 29
4.1 Расчёт режимов ручной дуговой сварки 29
4.2 Расчёт режимов и размеров шва сварки в защитном газе плавящимся
электродом 33
5 Обоснование выбора основного сварочного оборудования 37
5.1 Оборудование для ручной дуговой сварки 37
5.2 Оборудование для механизированной сварки в среде защитных газов
плавящимся электродом 39
6 Особенности технологии и техники сварки и сборки конструкции 42
7 Методы и объем контроля сварных соединений радиантных труб 45
7.1 Визуально-измерительный контроль 45
7.2 Ультразвуковой или радиографический контроль 46
7.3 Испытание на герметичность 48
8 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 49
8.1 Нормирование технологического процесса 49
8.2 Экономическая оценка сравниваемых способов сварки 52
8.3 Экономическая оценка эффективности инвестиций 56
9 Социальная ответственность 61
9.1 Анализ сварочного производства 61
9.1.1 Воздушная среда и микроклимат. Вентиляция 62
9.1.2 Производственный шум 63
9.1.3 Освещение 66
9.1.4 Средства индивидуальной защиты 68
9.1.5 Правила обращения с баллонами для сжатых и сжиженных газов 69
9.2 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой произведённой среды 70
9.2.1 Электробезопасность 70
9.2.2 Расчёт защитного заземления 72
9.2.3 Противопожарная безопасность 74
9.2.3.1 Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности 78
9.2.4 Промышленная санитария 79
9.3 Охрана окружающей среды 82
9.4 Чрезвычайные ситуации 85
9.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 86
Заключение 88
Список литературы
В условиях экономии временных и материальных затрат возникает необходимость разработки новых технологических процессов повышения производительности труда, и уменьшения энергозатрат. Это достигается путем разработки новых и усовершенствования старых технологических операций и процессов, повышающих физико-технические и эксплуатационные характеристики.
Решение по строительству ТНХК было принято в 1974 году. Оно велось отдельными пусковыми комплексами, предназначенными для получения полипропилена, метанола, формалина, карбомидных смол, этилена, пропилена и полиэтилена. В настоящее время производство пластических масс и синтетических смол обеспечивается благодаря большому количеству оборудования, главным из которых являются печи пиролиза.
Печи выполнены из трубопроводов в виде радиантных змеевиков, в качестве материала которых используются, высоколегированные жаростойкие стали (типа 45Х25Н35СБ).
Печи пиролиза работают в очень жестких условиях. В камерах радиации на змеевики с внешней стороны труб воздействует высокая температура. Внутри труб созданы условия для науглероживания за счет разложения углеводородного сырья. Совместное действие температуры и среды приводит к науглероживанию внутренней поверхности и азотированию внешней поверхности труб. Условия работы печей пиролиза приводят к снижению способности металла к релаксации напряжений, вызванных температурными нагрузками при эксплуатации и выжиге кокса. Все это вызывает разрушение металла трубопроводов (деградации исходной структуры металла, образованию трещин и как следствие выходу из строя части элементов змеевиков).
Одной из важнейших задач современного производства является повышение долговечности и эксплуатационной надежности установок, как вновь вводимых, так и проработавших расчетный срок эксплуатации.
Расчетный срок службы реакционных труб в печах пиролиза равен 30 тысяч часов. Однако в настоящее время, при всеобщем дефиците (в том числе и металла) поставлена задача увеличения срока службы до 50 тысяч часов. Что дает в свою очередь экономический эффект примерно 40 %.
Продление срока службы возможно путем своевременного ремонта трубопроводов. Участки, где наблюдаются прогибы, вздутия, коробления и увеличение диаметра, вырезаются и заменяются на новые.
В связи с этим возрастает актуальность проблемы разработки новых способов и технологических процессов сварки при ремонте трубопроводов печей пиролиза и необходимость получения сварных швов, равнопрочных основному металлу, а также обследования и прогнозирования характеристик жаропрочности и надежности таких сварных соединений.
Целью данной работы является разработка технологии сварки труб диаметром 108 мм с толщиной стенки 14 мм из стали 45Х25Н35СБ, используемых для изготовления змеевиков в печах пиролиза.
В выпускной квалификационной работе была разработана технология сварки труб диаметром 108 и толщиной стенки 14 мм из стали 45Х25Н35СБ, используемой для изготовления радиантных змеевиков в печах пиролиза.
Рассмотрены два способа сварки: ручная дуговая покрытыми электродами и механизированная сварка в среде защитных газах плавящимся электродом. Проведен сравнительный анализ преимуществ и недостатков каждого способа.
Были подобраны сварочные материалы, рассчитаны режимы сварки, по расчетным параметрам выбрано сварочное оборудование.
В экономической части дана оценка целесообразности замены ручной дуговой сварки на механизированную сварку в среде защитных газах плавящимся электродом.
По затратам на сварку изделия сварка в аргоне более выгодна, чем ручная дуговая. Он нам обходится дешевле на 177 руб./ст.
Учитывая условия, когда ручная дуговая сварка имеется на предприятии, а сварка в аргоне будет внедряться, такая ситуация тоже выгодна. Так как срок окупаемости составит 0,9 года.
Из показателей экономической оценки инвестиций можно сделать вывод, что внедрение механизированной сварки в среде защитных газах плавящимся электродом выгодно.
Проведен анализ вредных и опасных ситуаций на производстве. Предложены мероприятия по их предотвращению и ликвидации в случае возникновения, произведен расчет защитного заземления и составлен план эвакуации персонала.
