- •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
3. Образование горячих трещин
В настоящее время удалось установить основные факторы, управляющие процессом образования горячих трещин. Так, возрастание в сварном шве содержания С, S и Р, а также снижение содержание Мn увеличивают вероятность возникновения трещин этого вида. Как уже упоминалось ранее, в результате повышения давления изменяются кинетика и равновесие химических реакций в обычной сварочной ванне. Например, известно, что в сварных швах, полученных ручной дуговой сваркой с использованием электродов с основным покрытием, содержание углерода и кислорода возрастает по сравнению с содержанием этих элементов в сварных швах при сварке в обычных условиях. Причиной этого возрастания является увеличение парциального давления СО2 в атмосфере дуги, которое изменяет баланс реакции С02 ---C Fе + 20 Fе. При мокрой сварке содержание кислорода может быть выше и по другим причинам, кроме указанных ранее.
Одним из результатов повышенного содержания кислорода может быть снижение содержания углерода и раскислителей, таких, как марганец и кремний, причем снижение содержания марганца безусловно сказывается на вероятности возникновения горячих трещин.
Пока неизвестно, повышается или снижается десульфурация в сварных швах при обычной сварке, однако, опираясь на законы термодинамики, ученые считают, что десульфурация должна уменьшаться. Также считают, что при сварке в обычных условиях фосфоризация из флюса будет увеличиваться. Изменения в содержании водорода, марганца, серы и фосфора, происходящие, как предполагается, при подводной сварке, таковы, что вероятность возникновения трещин возрастает.
4. Прочность
Металл сварного шва. Хорошая прочность соединения обеспечивается мелкозернистой структурой, низким пределом текучести и низким содержанием включений, которые оказывают высокое сопротивление образованию трещин. Любые изменения в составе металла, которые способствуют образованию более твердой микроструктуры, увеличивают вероятность образования трещин. Аналогично любые изменения в составе металла, ведущие к повышению содержания включений, также увеличивают вероятность возникновения трещин. Для мокрой сварки характерно резкое увеличение скорости охлаждения шва и его затвердевания. При этом включения в сварной шов, которые при сварке в обычных условиях выводятся в шлак, задерживаются в нем, снижая сопротивляемость слоистым разрывам, повышая твердость и предел текучести и, следовательно, подверженность образованию трещин.
Зона термического влияния (ЗТВ)
В зоне термического влияния не наблюдается серьезных изменений химического состава, за исключением иногда встречающегося увеличения содержания водорода. В нормально сваренных швах водород, перешедший в зону термического влияния из шва, рассеивается, в результате его содержание остается таким низким, что не является опасным к тому времени, когда шов подвергается нагрузке при эксплуатации. Не возникает никаких сложностей и с соединениями (если сварка проводится в обычных условиях), когда шов почти сразу же после изготовления начинает выдерживать нагрузку.
Однако при ремонте многих сооружений сварные швы часто выдерживают нагрузку сразу же после их выполнения. В этом случае необходимо определить влияние временного повышения содержания водорода на прочность шва.
При сухой подводной сварке в сварочно-монтажной камере не происходит увеличения остывания шва, поэтому не должно происходить никаких изменений в микроструктуре зоны термического влияния и прочность шва должна быть такой же, как при сварке в обычных условиях. При мокрой сварке, когда скорость остывания металла значительно увеличивается, приводя к образованию более твердой микроструктуры зоны термического влияния, можно ожидать уменьшения прочности металла в этой зоне, хотя, если говорить конкретно, прочность будет зависеть от действительной структуры зоны термического влияния.
При сооружении многих морских установок для уменьшения хрупкости металла, приводящей к образованию трещин, требуется термообработка сварных соединений. Поскольку при осуществлении ремонта подводных сооружений часто приходится сваривать швы, которые уже находятся под нагрузкой, то применять термообработку в этих условиях практически невозможно.