- •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
14.7. Взрывание дерева под водой.
Массу заряда для взрывания одиночных свай определяют по формуле
Q = 7,5dсв,
а для взрывания куста свай Q = 15dk2
где dсв — диаметр сваи, м;
dк — диаметр куста свай, м.
Заряд размещают между сваями. При взрывании дубовых свай массу заряда увеличивают в 1,5 раза.
14.8. Перебивание троса.
Масса заряда определяется по формуле
Q = 10dт3
где dт —диаметр троса, см.
1.9. Перебивание металлических труб.
Металлические трубы и пустотелые валы могут быть перебиты зарядами ВВ в мешочках, охватывающих перебиваемый элемент не менее чем на 2/3 длины окружности. Масса заряда определяется по формуле
Q = 20πdt
где d — наружный диаметр трубы, см; t — толщина стенки трубы, см.
К производству взрывных работ допускаются водолазы, имеющие дополнительную квалификацию водолаза-взрывника. Подводные взрывные работы разрешается производить лишь под непосредственным руководством специалиста, допущенного к руководству взрывными подводными работами.
Все лица, участвующие в работах, должны быть хорошо проинструктированы в вопросах техники безопасности при взрывных работах, ознакомлены с применяемыми взрывчатыми веществами и принадлежностями для взрывания.
Раздел 2
СВАРКА МОРСКИХ СООРУЖЕНИЙ
( материал составлен по результатам научно-исследовательских работ по подводной сварке морских сооружений проведенных в зарубежных странах, приведенных в работе: Коттон Х. К., Грабе С. Е. и др. Подводная сварка морских сооружений. Пер. с англ. – Л.: Судостроение, 1983, 128 с.)
СВАРКА МОРСКИХ СООРУЖЕНИЙ
ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПОДВОДНОЙ СВАРКЕ
1. Введение
Основной целью данной работы является рассмотрение вопросов, ко- торые могут возникнуть при подводной сварке, проводимой в Северном и других морях, а также выявление факторов, влияющих на свариваемость металлов, связанных как с методом, так и с глубиной проведения подводной сварки. В намерение автора не входило дать описание возможных методов проведения подводной сварки, так как для этого в настоящее время не хватает многих существенных данных.
Материалы
При рассмотрении проблем, связанных со свариваемостью, первостепенное значение приобретает материал подводных сооружений, который подвергается сварке. В настоящее время практически все части подводных сооружений, которые на каком-либо этапе их изготовления или эксплуатации могут нуждаться в подводной сварке, делают из стали. Даже для медно-никелевого покрытия [1], предложенного для зон захлестывания, подводную сварку применяют лишь между двумя стальными элементами.
Пределы текучести применяемых различных типов сталей отличаются друг от друга (от 270 до 690 Н/мм2). Существенно различается и химический состав сталей, например от мягкой стали BS4360, сорт 43D, состав C-Mn-Nb до высокопрочной стали А514 (закаленной и отпущенной), состав Cr-Mo-V-B. Однако свариваемость различных сортов стали вызывает одинаковые проблемы. Поэтому автор не считает необходимым проверять свариваемость всех типов сталей. Тем не менее, тип материала, или, точнее, его химический состав, должен быть известен, поскольку именно он определяет выбор технологии для получения качественного сварного шва. Для морских установок в Северном море применяют в основном сталь BS4360 (сорт 50D типа C-Mn-Si-Nb или C-Mn-Si-Nb-Al или модификаций этого сорта [2]) либо сталь API5LX65 холоднокатаную (C-Mn-Si-Cr-V-Nb-Al) или закаленную и отпущенную (C-Mn-Si-V-Al).
Свариваемость
Во многих отношениях проблемы, возникающие при подводной сварке (мокрой либо сухой), сходны с аналогичными проблемами при обычной сварке при нормальных давлении, температуре и атмосферных условиях.
Эти проблемы можно разделить на две группы. К первой группе относятся проблемы, касающиеся возможности возникновения трещин во время изготовления соединения либо сразу после его окончания, это — слоистые разрывы, водородные (холодные) трещины в металле сварного шва, либо в зоне термического влияния (ЗТВ), горячие трещины. Ко второй группе относятся проблемы, связанные с появлением трещин в процессе эксплуатации, например, в результате дефектов в сварном шве либо ЗТВ, которые возникают из-за неравнопрочности или коррозионных и усталостных напряжений.
Аспекты подводной сварки
Прежде чем рассматривать проблемы, возникающие при проведении подводной сварки, кратко остановимся на ее отличиях от сварки в обычных условиях. Общим как для мокрой, так и для сухой подводной сварки является то, что давление окружающей среды выше, чем давление при сварке в обычных условиях, и разница в давлениях возрастает по мере увеличения глубины, на которой проводится сварка. Это увеличение давления непосредственно влияет на характеристики дуги [3]. Оно также в силу основных законов термодинамики неизбежно влияет на кинетику и равновесие всех многочисленных сложных химических реакций, протекающих как в столбе дуги, так и в сварочной ванне, что вносит изменения в химический состав шва. Указанные явления могут влиять на содержание углерода и кислорода.
При мокрой сварке скорость остывания шва резко возрастает по сравнению с аналогичным процессом при обычной сварке. При подводной сварке существует гораздо меньше возможностей изменить скорость остывания шва путем регулирования подвода тепла (энергии дуги), как это можно сделать при сварке в обычных условиях [4,5]. Характерной особенностью мокрой сварки является также гораздо более высокое, чем при сварке в обычных условиях, содержание водорода и кислорода -в металле сварного шва за счет увеличения их содержания в атмосфере дуги (что вытекает из-за ионизации воды). Уровень содержания водорода повышается также и в зоне термического влияния.