Содержание:

Введение 3

1.Анализ конструкции изделия 4

2.Характеристика свариваемых материалов 4

3.Выбор и обоснование способа сварки 11

4.Выбор и обоснование сварочных материалов 15

5.Расчет режимов сварки 19

6.Обоснование и выбор сварочного оборудования 40

7.Проектирование приспособлений для сборки и сварки 48

8.Контроль качества сварки 54

10.Экологические мероприятия 58

Библиографический список 59

Введение.

Темой выпускной работы является разработка технологии сборки и сварки изделия. Изделие представляет собой корпус конденсатора. Изделие изготавливается из теплоустойчивой стали 12Х1МФ.

В курсовом проекте рассматриваются характеристики свариваемой стали (свариваемость, химический состав, механические свойства), производится выбор способа сварки и сварочных материалов, а так же расчёт режимов сварки; выбирается сварочное оборудование и проектируется приспособления для сборки и сварки, а так же рассматривается техника безопасности и экологические мероприятия.

Рис.1. Корпус конденсатора.

1.Анализ конструкции изделия.

Изделие представляет собой корпус конденсатора, общая масса которого составляет 2347,7кг. Корпус может работать под давлением. Изделие относится к конструкциям оболочкового типа.

Корпус конденсатора представляет собой цилиндр, состоящий из трех обечаек. К корпусу привариваются два патрубка для входа и выхода газа.

Использование низколегированной стали позволяет снизить массу конструкции, надёжность сварного изделия.

Изделие сваривается автоматической сваркой под флюсом, а также ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. Стыковые продольные швы обечайки, а также кольцевые швы обечаек и днищ с обечайками производятся автоматической сваркой под флюсом, все остальные швы производятся ручной дуговой сваркой покрытыми электродами.

Сталь 12Х1МФ применяется: для изготовления труб пароперегревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления, для изготовления деталей, работающих при температуре до 500-580 ºС, для изготовления деталей типа донышек, воротниковых фланцев, штуцеров, колец, патрубков.

2.Характеристика свариваемых материалов.

Применяемая в данной работе сталь 12Х1МФ жаропрочная низколегированная, которая работает при повышенных температурах: до 570-585ºС. Этот материал обладает большой структурной стабильностью в процессе длительных выдержек при высоких температурах. Сталь 12Х1МФ теплоустойчивая перлитного класса. Тип данной марки стали-хромомолибденованадиевые.

Таблица 1

Химический состав стали 12Х1МФ (ГОСТ 20072-74)

С	Мn	Si	Сr		Мо		Ni		S	P	Сu	V
не более								не более
0,08-0,15	0,4-0,7	0,17-0,37	0,9—1,2		0,25—0,35		0,3		0,025	0,030	0,20	0,15-0,3

Основными легирующими элементами теплоустойчивых сталей являются хром, молибден. Легирование теплоустойчивых сталей и металла шва хромом (0,5% и выше) предотвращает графитизацию стали и металла шва в процессе эксплуатации при температуре 400ºС и выше. Кроме того с увеличением содержания хрома увеличивается сопротивляемость металла коррозионным повреждениям в средах.

Молибден широко применяется для легирования теплоустойчивых сталей и легирования металла шва. Наиболее резко повышает сопротивления ползучести стали и металла шва обеспечивается добавкой 0,5-1,0% молибдена. Молибден повышает температуру рекристаллизации железа, что способствует повышению его прочности при повышенных температурах. Чем выше содержание молибдена, тем больше длительная прочность шва и сопротивляемость ползучести стали и металла шва. Введение молибдена в сталь и в металл шва в количестве от 0,4 до 1,3% позволяет обеспечить удовлетворительную длительную прочность их при температуре до 500-600ºС.

Ванадий входит в состав инструментальных малолегированных и в некоторые виды конструкционных сталей. Даже присутствие 0,15 % – 0,25 % ванадия в составе сплава, прочность стали резко повышается, повышаются показатели вязкости, сопротивления усталости и износоустойчивости металла. Введенный в стать ванадий, является одновременно и карбидообразующим, и раскисляющим элементом. Карбиды ванадия распределяются в виде дисперсных включений, препятствуя тем самым росту зерна в процессе нагревания стали. Ввод ванадия в сталь происходит в виде феррованадия, который является одной из форм лигатурного сплава.

Для повышения окалиностойкости в теплоустойчивые стали и в металл шва иногда вводят повышенное содержание кремния. Кремний оказывает слабое влияние на их длительную прочность.

Марганец как легирующий элемент не применяют для легирования теплоустойчивых сталей, работающих при температурах свыше 350 °С, так как увеличение содержания марганца свыше 0,8-1,0% приводит к склонности стали и металла шва к тепловой хрупкости в процессе эксплуатации.

Никель так же не рекомендуется применять как легирующий элемент в теплоустойчивых сталях, работающих при температуре выше 350°С, так как с увеличением содержания никеля несколько уменьшается длительная прочность стали и металла шва.

Таблица 2

Механические свойства стали 12Х1МФ (12ХМФ)

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ, %	Ψ, %	Ударная вязкость KCU, Дж/м2	HB
Прутки. Нормализация 960-980 °С, воздух. Отпуск 700-750 °С, воздух.
	90	255	470	21	55	98
Листы 2,3,16,18-й категорий термообработанные
	4-40	294	440-588	21		78
Поковки. Нормализация.
КП 215	<100	215	430	24	53	54	123-167
КП 215	100-300	215	430	20	48	49	123-167
КП 215	300-500	215	430	18	40	44	123-167
КП 215	500-800	215	430	16	35	39	123-167
КП 245	100-300	245	470	19	42	39	143-179
КП 245	300-500	245	470	17	35	34	143-179

Механические свойства материала при повышенных температурах

t испытания, °C	s0,2, МПа	sB, МПа	d5, %	y, %	KCU, Дж/м2
Нормализация 950-1030 °С. Отпуск 680-760 °С.
20	320-450	510-580	25-33	67-77	147-196
480	330	480-490	22	75	137
500	315-325	435-470	18-20	67-74
520	315-325	430-450	21-24	75	108
560	215-315	305-500	20-26	78-84	127
580	205-245	295-440	22-28	66-84
600	185-265	225-440	23-38	74-85
Труба диаметром 273 мм с толщиной стенки 29 мм. Нормализация 980-1000°С. Отпуск 740-760 °С.
20	305	490	23-33	71-74	127-157
100	285	450	27	73	235
200	255	450	23	71	235
300	225	480	19	66	181
400	215	430	24	73	147
450	205	390	25	80
480	225	410	28	78	127
500	205	345	25	81	132
540	225	355	28	83	137
600	175	215	25	87	235
Образец продольный (из трубы) диаметром 6 мм, длиной 30 мм. Скоростьдеформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с.
850	73	82	36	85
900	51	66	44	97
950	44	60	54	98
1000	35	50	60	100
1050	30	42	56	100
1100	23	31	58	100
1150	14	18	55	100

Механические свойства стали 12Х1МФ (12ХМФ) при испытаниина длительную прочность

Предел ползучести, МПа	Скорость ползучести, %/ч	t испытания,°С	Предел длительной прочности, МПа	Длит. испытания, ч	t испытания, ч
177	1/10000	520	196	10000	520
127	1/100000	520	157	100000	520
116	1/10000	560	137	10000	560
82	1/100000	560	106	100000	560
88	1/10000	580	118	10000	580
61	1/10000	580	88-98	100000	580

Технологические характеристики стали 12Х1МФ:

- Температура ковки, °С: начала 1240, конца 780.

- Сечения до 50 мм охлаждаются в штабелях, 51-100 мм – в ящиках, 500-600 мм подвергаются низкотемпературному отжигу .

- Свариваемость — ограниченно свариваемая.

- Подогрев до 100-120 град. и последующая термообработка.

Таблица 3

Чувствительность к охрупчиванию стали 12Х1МФ (12ХМФ)

Температура, °С	Время, ч	KCU, Дж/см2
-	Исходное состояние	176
600	3000	235
625	5000	245

Таблица 4

Так как сталь является ограниченно свариваемой ,то необходимы подогрев и последующая термообработка.

Термообработка сталей после сварки

Сталь	Ориентировочный режим термообработки, 0С
Теплоустойчивая	Сварные соединения стали — отпуск при 710—740 °С, 3 часа, охлаждение до 300°С с печью, далее на воздухе для снятия напряжений, выравнивания структуры и свойств.