
- •Федеральное агентство по образованию рф
- •Расчет, проектирование и подводная сварка и резка морских нефтегазовых сооружений
- •Сергей Александрович Шестаков, Олег Викторович Душко расчет, проектирование и подводная сварка и резка металлоконструкций
- •Программа курса и конспект лекций по дисциплине «подводная сварка и резка металлоконструкций»
- •1. Введение
- •1. Основные сведения по электротехнике.
- •1.1. Электрический ток.
- •1.2. Электрическая цепь.
- •1.3. Основные параметры электрического тока. Закон Ома.
- •1.4. Тепловое действие электрического тока.
- •1.5. Магнитные и электромагнитные явления.
- •1.6. Электрические генераторы.
- •2. Основы теории сварки.
- •2.2 Сварные соединения и швы
- •3. Основные термические источники энергии при сварке
- •3.1. Сварочная дуга
- •3.2. Электрические свойства дуги.
- •3.4. Горение дуги.
- •3.5. Перенос металла с электрода в сварочную ванну
- •3.6. Действие магнитного поля на сварочную дугу.
- •3.7. Техника зажигания дуги. Наплавленный металл и образование валика.
- •3.8. Газовое пламя
- •4. Физико-химические процессы при сварке
- •4.1. Плавление электродного и основного металла
- •4.2. Формирование и кристаллизация сварочной ванны
- •4.3. Металлургические процессы при сварке
- •4.4. Термический цикл сварки и структура сварного соединения
- •5. Деформации и напряжения
- •5.1. Деформации и напряжения при сварке
- •5.2. Способы уменьшения сварочных деформаций и напряжений
- •5.3. Прочность сварных соединений и конструкций
- •6. Свариваемость металлов и свойства сварных соединений
- •6.1. Окисляемость металла при сварке,
- •6.2. Горячие и холодные трещины при сварке
- •6.3. Коррозионная стойкость сварных соединений
- •6.4. Свариваемость сталей
- •6.5. Особенности сварочной дуги под водой.
- •7. Оборудование, инструменты и приспособления для сварки и резки металлов под водой.
- •7.1. Сварочные генераторы постоянного тока
- •7.2. Уход за генератором
- •7.3. Возможные неисправности генератора, их причины и способы устранения
- •7.4. Автомат асн-55
- •7.5. Подготовка к пуску и пуск сварочного агрегата
- •7.6. Преобразователи
- •7.7. Выпрямители
- •7.8. Использование источников питания, не приспособленных для сварки
- •7.9. Определение полярности сварочных генераторов.
- •7.10. Подводный сварочный полуавтомат
- •7.11. Комплектация, назначение и устройство узлов полуавтомата
- •7.12. Функциональная схема полуавтомата
- •Монтажная схема соединения узлов полуавтомата
- •7.13. Подготовка полуавтомата к работе
- •7.14. Уход за полуавтоматом
- •7.15. Электродержатели
- •7.16. Кислородные редукторы
- •7.17 Защитные стекла. Вспомогательный инструмент
- •7.18. Электроды
- •7.19. Прочие материалы для дуговой сварки
- •8. Основы технологии подводной дуговой сварки
- •8.1. Типы сварных соединений
- •8.2. Подготовка металла под сварку
- •8.3. Техника выполнения сварки под водой
- •8.4. Наплавка валиков
- •8.5. Сварка стыковых соединений
- •8.6. Сварка соединений валиковым швом
- •8.7. Сварка опирающимся электродом
- •9. Дефекты сварных швов
- •10. Понятие о режиме и производительности сварки вручную под водой
- •11. Напряжения и деформации при сварке
- •12. Практические работы по сварке под водой
- •12.1. Заварка трещин в корпусе судна
- •12.2. Обварка кромок листов обшивки судна
- •12.3. Постановка и приварка заплат
- •12.4. Приварка судоподъемных проушин
- •12.5. Постановка ребер жесткости на заплаты
- •12.6. Ремонт рулевых устройств корабля
- •12.7. Сварка подводных напорных трубопроводов
- •13. Резка металла под водой
- •13.1. Подводная электродуговая резка
- •13.2. Подводная электрокислородная резка
- •13.3. Разделка на металл корпуса затонувшего судна
- •13.4. Резка заусенцев
- •14. Подводные взрывные работы
- •14.1. Классификация взрывчатых веществ
- •14.2. Форма и конструкция зарядов
- •14.3. Средства взрывания
- •14.4. Методы взрывных работ под водой
- •14.5. Расчеты зарядов при проведении взрывных работ под водой
- •14.6. Взрывание сооружений из кирпича, отдельных камней, бетона.
- •14.7. Взрывание дерева под водой.
- •14.8. Перебивание троса.
- •Раздел 2
- •1. Введение
- •2. Образование холодных трещин
- •3. Образование горячих трещин
- •4. Прочность
- •5. Образование трещин от перенапряжения в результате коррозии
- •6. Усталостное разрушение
- •7. Выводы
- •1. Введение
- •2. Методы осуществления подводной сварки
- •3. Исследования cbi в области мокрой сварки
- •1. Введение
- •2. Гидросварка
- •3. Техника сварки под водой
- •4. Совершенствование методов подводной сварки
- •5. Применение подводной сварки
- •1. Введение
- •2. Проведение экспериментов
- •Металлические конструкции и их расчет
- •1. Условное обозначение швов сварных соединений
- •Пример условного обозначения нестандартного шва сварного соединения
- •2. Швы сварных соединений
- •3. Методы расчета прочности и выносливости сварных соединений
- •3.1. Метод расчета сварных конструкций по предельному состоянию
- •3.2. Метод расчета сварных конструкций по допускаемым напряжениям
5.3. Прочность сварных соединений и конструкций
Под прочностью понимается свойство материалов в определениях условиях, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия.
Расчеты на прочность включают в себя несколько этапов:
I. Определение напряженного состояния в конструкции, т. е. определение величины и вида напряжений в элементах конструкций. Эти напряжения состоят из рабочих напряжений, возникающих от внешнего нагружения (вес груза, давление и др.) или связанных с условиями эксплуатации (например, температурные напряжения); с о б с т в е н н ы х напряжений, возникающих при сборке, сварке и т. д.
2. Оценка возможного предельного состояния конструкции для данных условий эксплуатации. Предельным называется состояние, когда под действием нагрузки происходят качественные изменения свойств материала или наступает физический процесс, по каким-либо причинам недопустимый, нежелательный или опасный.
Характерными случаями предельных состояний являются:
наступление текучести в основном сечении элементов конструкции или разрушение под действием статических, повторно-переменных и динамических нагрузок;
предельное состояние, обусловленное наибольшей деформацией конструкции, недопустимыми прогибами при статических нагрузках, колебаниями при динамических нагрузках;
предельное состояние, характеризуемое максимально допустимыми местными повреждениями (деформациями, трещинами). Возможно сочетание различных предельных состояний.
3. Определение прочности элементов и несущей способности конструкции в целом, исходя из напряженного состояния и характера предельного состояния.
При
расчете конструкции по допускаемым
напряжениям условие прочности имеет
вид: σ
где σ — напряжение в опасном сечении
элемента,
— допускаемое напряжение, которое
составляет некоторую часть от предела
текучести материала а:
= σт/n,
где п — коэффициент запаса прочности. В этом расчете в качестве предельного состояния принимается наступление текучести материала. Коэффициент запаса прочности п (гарантирует ненаступление текучести) имеет различные значения в зависимости от ряда условий — характера нагрузки, толщины элементов, марки материала, ответственности конструкции и т. д. Коэффициент запаса прочности относительно предела текучести устанавливают для низкоуглеродистых сталей обычно в пределах 1,35—1,50, иногда больше. Для углеродистой стали обыкновенного качества в обычных строительных конструкциях допускаемое напряжение составляет [σ] = 160МПа.
Действующие в элементах конструкции напряжения при осевых нагрузках вычисляют по формуле
σ =N/F,
где N — осевое усилие, Н; F — площадь поперечного сечения элемента, м2.
Если
σ
[σ],
элемент конструкции удовлетворяет
требованиям прочности. При решении
обратной задачи, т. е. при определении
требуемого поперечного сечения элемента,
расчет ведут, исходя из величины осевого
усилия, по выражению F
.
Расчетные усилия в сварных швах N определяют по выражению N=[σ']F, где [σ'] — допускаемые напряжения в сварных соединениях, Н/м2, F — рабочая площадь сварного шва, м2.
Стыковые швы рассчитывают по формуле N=[σ'] Sl, где S — толщина металла в расчетном сечении, м; l— длина шва, мм. Допускаемое напряжение в стыковом шве принимается равным 0,8— 1,0 [σ]р, где [σ]р— допускаемое напряжение в основном металле при растяжении.
Допускаемое, усилие N для угловых лобовых швов рассчитывается по формуле N = 0,7Kl[τ'], где К — катет шва, м; l — длина шва, м; [τ’] — расчетное сопротивление срезу, Н/м2;
[τ'] = (0,6-0,65)[σр].
Коэффициент 0,7 показывает, что расчет ведется из предположения разрушения шва по гипотенузе прямоугольного треугольника (форма сечения углового шва).
Максимальное усилие N для угловых фланговых швов рассчитывают по формуле N=2-0,7'K([τ'].