Применение импульсного питания для сварки магистральных трубопроводов

Был проведен анализ напряженно-деформированных состояний моделей магистрального трубопровода, со сварным швом выполненным с разделкой кромок под шестьдесят градусов сваркой в СО2 и со сварным швом выполненным сваркой с применением импульсного питания в среде СО2 со щелевой разделкой кромок. Так же были рассчитаны некоторые параметры создания сварных соединений.

Введение 7
1. Литературный обзор 9
1.1 Сварка и ее виды 9
1.1.1 Электродуговая сварка. Принцип действия 10
1.1.2 Ручная электродуговая сварка 11
1.1.3 Автоматическая дуговая сварка под флюсом 13
1.1.4 Сварка в среде защитных газов 13
1.2 Импульсное питание для сварки в защитных газах 15
1.2.1 Использование импульсной сварки для улучшения структуры и свойств
сварных соединений трубопроводов 16
1.2.2 Применение импульсной сварки для стыковых соединений труб с
щелевой разделкой 18
1.3 Некоторые возможности обработки геометрической модели с помощью сетки
конечных элементов 20
2. Объект и методы исследования 23
2.1 Объект исследования 23
2.1.1 Модель участка с обычной разделкой кромок 23
2.1.2 Модель участка с щелевой разделкой кромок 25
2.1.3 Методы для расчета числа проходов, объема наплавки и скорости сварки 26
3. Моделирование напряженно-деформированного состояния участков
магистрального трубопровода и расчет некоторых параметров сварных швов. 28
3.1 Создание сетки конечных элементов участков магистрального трубопровода 28
3.2 Расчет участка магистрального трубопровода на прочность 30
3.2.1 Расчет на растяжение 30
3.2.1.1 Расчет модели с обычной разделкой кромок 31
3.2.1.1 Расчет модели с щелевой разделкой кромок 32
3.2.2 Расчет на сжатие 33
3.2.2.1 Расчет модели с обычной разделкой кромок 34
3.2.2.2 Расчет модели с щелевой разделкой кромок 35
3.2.3 Расчет на изгиб 36
3.2.3.1 Расчет модели с обычной разделкой кромок 37
3.2.3.2 Расчет модели с щелевой разделкой кромок 38
3.3 Расчет параметров сварных швов 39
3.3.1 Расчет числа сварочных проходов и объема наплавленного металла 40
3.3.2 Расчет скорости сварки 42
4.1 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 43
4.1.1 SWOT- анализ 44
4.2 Планирование управления научно-техническим проектом 46
4.2.1 План проекта 46
4.3 Экономическая оценка сравниваемых способов сварки 48
4.3.1 Первая ситуация 48
4.3.2 Вторая ситуация 51
5. Социальная ответственность 55
5.1 Производственная безопасность 55
5.1.1. Анализ вредных производственных факторов 56
5.1.1.1 Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения 56
5.1.1.2 Воздушная среда и микроклимат производственного помещения. 58
5.1.1.3 Шум и вибрация. 59
5.1.1.4 Исследование освещенности рабочей зоны 60
5.1.2 Анализ опасных производственных факторов 63
5.1.2.1 Электробезопасность 63
5.1.2.2 Пожаробезопасность и взрывобезопасность. 64
5.1.2.3 Движущиеся машины и механизмы 65
5.1.2.4 Металлические искры при сварке 67
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 69
5.3.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 71
5.3.1.1 Специальные 71
5.3.1.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 71
Заключение 74
Список используемых источников 76
Приложение А Foreign experience 80

В магистерской диссертации были рассмотрены технические
возможности сварки магистральных трубопроводов с применением импульсного
питания в среде защитных газов.

Построены модели напряженно-деформированного состояния
магистрального трубопровода со сварным швом, сваренным дуговой сваркой в
СО2, с обычной разделкой и со сварным швом, с щелевой разделкой, сваренным
с применением импульсного питания в СО2.

По результатам моделирования видно, что напряжения в сварных
соединениях, полученных методом сварки с импульсным питанием в щелевую
разделку в среде защитных газов меньше, чем при обычной сварке в среде СО 2.
При растяжении – на 6%; при сжатии – на 6,1%.

Дополнительно в работе смоделировано нагружение участка
магистрального трубопровода на изгиб с обоими вариантами разделки сварных
кромок. По результатам видно, что напряжения в сечении сварного соединения
меняются в пределах 1%. Следовательно, при изгибающих нагрузках сварка с
применением импульсного питания в среде СО 2 в щелевую разделку, ничем не
уступает сварке в среде СО2 с обычной разделкой кромок.

Рассчитаны число проходов, объем наплавки и скорость сварки для
стыковых соединений труб Ø1220 мм и толщиной стенки 16 мм, дуговой сваркой
в СО2 и сваркой с применением импульсного питания в СО 2. По результатам
расчета видно, что использование импульсного питания позволяет делать объем
наплавки и число проходов меньше и, соответственно, снизить расход сварочной

Применение импульсного питания для сварки магистральных
трубопроводов
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Разраб. Машлыкин Н.А. Лит. Лист Листов
Руковод. Веревкин А.В. 74 98
Консульт. Заключение
Рук-ль ООП Бурков П.В. НИ ТПУ гр. 2БМ6А
проволоки на 24%. Так же уменьшается время, затраченное на создание сварного
соединения на 39%.

Проанализировав результаты моделирования и расчетов можно с
уверенностью сказать, что сварка в щелевую разделку с применением
импульсного питания выгоднее не только с точки зрения прочностных
показателей сварного соединения, но и экономически.

Лист
Заключение 75
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

1. Арзамасов Б.Н. Конструкционные материалы. – М.: Машиностроение, 1990. –
688 с.
2. Журавлёв В.Н. Николаева О.И. Машиностроительные стали: Справочник. – 4-
е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992. – 480 с
3. Акулов А.И., Бельчук Г.А., Деменцевич В.П. Технология и оборудование
сварки плавлением. М.: Машиностроение, 1977. 432 с.
4. ГрачеваК.А.Экономика,организацияипланированиесварочного
производства: Учебное пособие. – М.: Машиностроение, 1984. 368 с.
5. РД 51-31323949-38-98Руководящий документ по технологии сварки
технологических трубопроводов КС из теплоустойчивых и высоколегированных
сталей.
6. А.с. 100898 СССР 450109/К-578 Способ сварки тонколистовой стали
электрической дугой М.П. Зайцев
7. Д.А.Дудко, B.C.Сидорук, С.А. Зацерковный Технология ручной дуговой
сваркипокрытымиэлектродамисмодуляциейпараметроврежима.–
Автоматическая сварка, 1991. №12
8. Т.Г.ШигаевОтерминологиисваркимодулированнымтоком-
Автоматическая сварка,
9. В.Н. Липодаев, В.В. Снисарь, В.П. Елагин, B.C. Сидорук, Влияние модуляции
сварочного тока на структуру и трещиностойкость швов – Автоматическая
сварка, 1991. №2
10. Д.А. Дудко, B.C. Сидорук, С.А. Зацерковный Влияние параметров режима
ручной дуговой сварки модулированным током на форму шва – Автоматическая
сварка, 1987. №6