Проактивные ремонты в горно-металлургической отрасли

трещин. Науглероживание и закалка ЗТВ при ВДС способствуют появлению трещин при сварке, но этого не случается, если сварку вести с облицовкой кромок, в ходе которой ЗТВ переплавляется [39].

ВДС может заменить резка специальными режущими электродами ОЗР-1. Характеристики процесса резки приведены в таблице 3.4. Для ускорения резки электродами ОЗР-1 производят подачу сжатого воздуха. Электрод при этом закрепляется в держатель для графитового электрода Ǿ8мм.

Таблица 3.4. Резка графитовым электродом с поперечным сечением 20х10мм

В скобках – для электродов ОЗР-1, Ø5мм при токе 300А

Подогрев и проковка швов при сварке.

Подогрев при сварке является универсальным средством предупреждения пор, трещин, подрезов; он благоприятно сказывается на работоспособности сварных соединений, вследствие уменьшения сварочных напряжений и предупреждения закалочных структур.

Температуру подогрева обычно назначают с учетом эквивалентного углерода (Сэ) в основном металле. Но сварка сопровождается автоподогревом, что позволяет уменьшать подогрев и даже отказываться от него, что ускоряет выполнение сварки. Учитывать автоподогрев позволяет малоизвестная формула Сефериана [40]:

Тп = 3500С∙(Сэ – 0,25)-2,

где Сэ = Сэ х.(1 + 0,005s) – эквивалентное содержание углерода с учетом химического состава и толщины основного металла

s – толщина свариваемых листов, мм;

Сэ х = С + 0,1(Мп +Cr) + 0,08 Мо + 0,05Ni - эквивалент углерода по химическому составу;

С, Сг, Mn, Ni, Мо – содержание элементов, %.

Иногда подогрев заменяется проковкой наплавленных валиков пневматическими молотками, например, марки PM-8A (рис.3.2) с уменьшенным весом (3,2кг) и частотой ударов 1800мин-1. Проковкой добиваются видимой деформа-

31

Глубокие (≥ 60мм) разделки, во избежание сведения кромок и появления трещин в корне шва, заваривают полностью участками по 400…600мм. Каждый участок заполняется «каскадом» (рис.3.3). Средний участок (если трещина не вышла на кромку) или участок выхода трещины на кромку изделия заваривается в последнюю очередь.

Разделки умеренной глубины (≤ 60мм) так же разбиваются на участки по 400-600мм, но их заварка выполняется обратноступенчатым способом от средины к краям или «в разбежку», рис.3.4.

Рис.3.3. Заполнение разделки «каскадом»; 1…4 номера проходов.

Рис.3.4. Заполнение разделки обратноступенчатым способом.

32

Заварка небольшими участками приводит к многочисленным стыковкам наплавленных валиков, что увеличивает вероятность появления дефектов. Во избежание их следует соблюдать технику стыковок. Дугу возбуждают на расстоянии ~ 10мм от края предыдущего валика и двигают к нему (поз.1 на рис.3.5), добиваясь сплавления. Затем, двигаясь в противоположном направлении (поз.2) заваривают весь участок. Для окончания сварки дугу выводят на ранее наплавленный валик (поз. 3) для заварки кратера. В результате достигается получение стыков без утолщений и утонений.

2 3

1

10

Рис.3.5. Порядок движения электрода при стыковке валиков.

Не допускается «разжигание» электрода на основном металле. Это следует делать в разделке или на ранее наплавленном валике. В противном случае «прижоги» на основном металле должны удаляться зашлифовкой, ибо они могут стать причиной «хрупких» разрушений.

Рис. 3.6. Способы перемещения электрода: а) тянущий, б) толкающий.

При заполнении разделки электрод предпочтительнее перемещать тянущим способом, обеспечивая глубокое (надежное) проплавление (рис.3.6. а), а при наложении облицовочных валиков – толкающим способом (рис.3.6. б), обеспечивая плавный переход усиления шва к основному металлу.

33

Поперечные колебания электрода в пределах (1,5…3,0)dэ допустимы, но они не должны делать валики излишне широкими, что увеличивает сварочные деформации и напряжения.

Недопустимо оставлять в швах не заваренные кратеры. В них обычно имеются трещины, от которых зарождаются разрушения при эксплуатации и появляются дефекты в последующих слоях.

Удаление шлаковой корки.

Удаление шлаковой корки (особенно в узких разделках и корневых проходах) уменьшает сменную выработку сварщиков. Поэтому целесообразно применять специальные электроды ТМУ-21У с легкой отделимостью шлаковой корки. Затраты на электроды увеличиваются, но они компенсируются ростом объемов сварки, во время, высвобожденное от отбивания шлака.

Сварочные полуавтоматы.

Применение сварочных полуавтоматов увеличивает сменную выработку сварщиков с ~7кг до ~35кг наплавленного металла [12], что способствует сокращению времени проведения ремонтов. Сварка выполняется открытой дугой (самозащитной проволокой) или в защитных газах.

Инверторные выпрямители.

В 90-х начат выпуск инверторных выпрямителей, с функциями, облегчающие ведение сварки. Задержка снижения напряжения холостого хода в начале сварки облегчает возбуждение дуги (функция «горячий старт»). Увеличение тока при достижении напряжением предельно малого значения не допускает «примерзание» электрода и облегчает сварку короткой дугой.

При использовании инверторных источников питания от сварщиков требуется меньшее индивидуальное мастерство. Это позволяет привлекать к ответственным, высокооплачиваемым работам молодых рабочих, что способствует закреплению кадров.

Таблица 3.5

Сварочные материалы для ремонтной сварки

34

* Легкая отделимость шлаковой корки из узких разделок

35

4. ЭКОНОМИКА ПРОАКТИВНЫХ РЕМОНТОВ

На практике организации проактивных ремонтов уделяется недостаточное внимание. Это во многом объясняется тем, что их экономический результат либо не замечают, либо объясняют иными причинами.

Не трудно видеть, что проактивные ремонты, обеспечивая более длительную наработку оборудования, сокращают закуп запасных частей, что в свою очередь снижает расходы на услуги ремонтных бригад. Кроме того, во время, высвобожденное от ремонтов, происходит увеличение выпуска продукции, что дает дополнительную прибыль (рис.4.1).

Прибыль и экономия от проактивных ремонтов

Рис.4.1. Структура прибыли и экономии от проактивных ремонтов

Расчет прибыли (П) от проактивных ремонтов должен производиться с учетом всех её источников:

где: Э – экономия ремонтного фонда, Пр – прибыль во время высвобожденное от ремонтов.

Но что имеет место на практике? Проактивные ремонты начинаются с расходов на упрочнение или восстановление, т.е. с дополнительных затрат, выделение которых обычно вызывает негативные эмоции. Сокращение ремонтных простоев и закупа запчастей происходит спустя некоторый период времени, когда о

36

проведении проактивных ремонтов забывается. Поэтому увеличение выработки основного производства объясняют не сокращением ремонтных простоев, а «хорошей работой технологов», сокращение же расхода запчастей – «хорошей работой снабженцев». О механиках остается в памяти только то, что они когдато «допустили возмутительный перерасход ремонтного фонда». И это не правильно.

Составляющие экономического эффекта от проактивных ремонтов в конкретных случаях могут различаться, но полезно их прогнозирование. Например, условие получения экономии от сокращения расходов на закуп запасных частей (Пзап) выглядит следующим образом:

где: Киз = Ту / Тну – коэффициент износостойкости, показывает во сколько раз упрочненная деталь долговечнее (Т – срок службы) не упрочненной;

Куд = Цу / Цну – коэффициент удорожания, показывает во сколько раз цена упрочненной детали больше цены не упрочненной.

В случаях, когда оно не выполняется, не следует сразу отказываться от применения проактивных ремонтов, если достигнуто продление сроков службы (Киз≥1). Вполне возможно, что дополнительная прибыль в основном производстве, а также экономия от сокращения услуг ремонтных бригад (см. рис.4.1) покроют рост расходов на закупку упрочненных запчастей. И этому имеется замечательный исторический пример.

Один из основоположников научной металлургии член-корреспондент АН СССР, В.Е. Грум-Гржимайло, после окончания института работал (конец 19в) на Демидовских заводах Урала. Оборудование Нижне-Салдинского завода было изношено, и он занялся организацией, как сам называл, «правильных ремонтов». В результате расход топлива для паровых машин и металлургических печей был снижен в 4 раза, а выпуск продукции при той же численности работников увеличен (за счет сокращения ремонтных простоев) в 2 раза. Прибыль возросла столь существенно, что сохранило заводы от грозящей распродажи «с молотка» за карточный долг хозяина.

37

Литература

1.Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 1. / Под ред. П.Н.Учаева. – М.: Машиностроение, 1988. –

560 с.

2.Гончаров К.А., Чечулин Ю.Б. Моделирование напряженнодеформированного состояния штампа для формовки труб большого диаметра. // Ремонт, восстановление, модернизация, 2011. – .№7. – С.33-38.

3.Коротков В.А., Михайлов И.Д., Бабайлов Д.С. Исследование наплавки на роликах МНЛЗ. / Сварочное производство, 2007. – № 1. – С. 30-31.

4.Коротков В.А, Чубелов В.А. Конструкторские решения как средство повышения эффективности защитных наплавок. // Тяжелое машиностроение,

2000. - №7. – С.35-36.

5.Коротков В.А. Исследование износостойкости твердых наплавочных материалов в производственных условиях. // Известия ВУЗов: Черная металлургия, 2013. - №1. – С. 45-51.

6.Коротков В.А., Агафонов Э.Ж., Веснин А.М. Совершенствование технологий сварки и наплавки в ремонтах горного оборудования. // Горный журнал, 2008. - №4. – С. 82…85.

7.Шекуров А.В., Виноградов С.В. Совершенствование ремонтов вакууматоров // Ремонт, восстановление, модернизация, 2005. – № 10. – С. 14-17.

8.Труфяков В.И. Повышение сопротивления усталости сварных соединений и конструкций. // Автоматическая сварка, 1998. - №11. – С. 11-19, 31.

9.Копельман Л.А. Сопротивляемость сварных узлов хрупкому разрушению. // Машиностроение (Ленинградское отделение), 1978. – 232 с.

10.Повышение стойкости штампов плазменной закалкой. / В.А. Коротков, И..Д. Михайлов, Э.Ж. Агафонов// Кузнечно-штамповое производство. Обработка металлов давлением. 2009. - № 1. - С. 40-45.

11.Костецкий Б.И. Фундаментальные закономерности трения и износа. // Киев: Общество «Знание» УССР, 1981. – 28 с.

12.Тененбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию. //М.: Машиностроение, 1976. – 171 с.

13.Опыт упрочнения деталей металлург оборудования. / В.А. Коротков, А.С. Веселов, И.Д. Михайлов // Металлург, 2000. - №5. – С. 42.

14.Войтов В.А. О расположении материалов в парах трения и конструктивных способах повышения износостойкости. // Трение и износ, 1994. - №3. – Т.15. – С. 452-460.

38

15. Исследование износостойкости материала крановых рельс и колес. / Ананьев С.П., Коротков В.А.// Вестник машиностроения, 2011. - №8. – С. 35…37.

16.Вологдин, В. П. Поверхностная индукционная закалка // М. : Оборонгиз, 1947. – 291 c.

17.Ясногородский, И. З. Автоматический нагрев в электролите // М. : Оборонгиз, 1947.- 24 с.

18.Лазерная поверхностная обработка металлов и сплавов // П. А. Леонтьев, Н. Т. Исканова, М. Г. Хан. – М. : Металлургия, 1986. – 142 с.

19.Поверхностное упрочнение сталей плазменной закалкой. / В.А. Линник, А.К. Онегина, А.И. Андреев и др. // Металловедение и термическая обработка металлов, 1983.- № 4. -С. 2-4.

20.Структура и свойства наплавленного металла углеродистых сталей, упрочненных плазменной струей. / Л. К. Лещинский., И. И. Пирч, С. С. Самотугин и др. // Сварочное производство, 1985.- №11. – С.20…22.

21.Восстановление и упрочнение роликов рольгангов. /В.А. Коротков, Л.В. Баскаков, И.А. Толстов, А.А. Бердников. // Сварочное производство,

1991. - №3. – С. 31-33.

22.Коротков В.А. 10 лет применению ручной плазменной закалки. // Тяжелое машиностроение, 2012. - №1. - С. 2-5.

23.Наноструктурирование стали плазменной дугой. / Шур В.Я., Шишкин Е.И., Коротков В.А., Ананьев С.П. // Технология машиностроения, 2011. - №4. – С. 5-7.

24.Тихонов А.К. Химико-термическая обработка в массовом производстве. // Металловедение и термическая обработка металлов, 1996. – №1. – С.15…18.

25.Прокошкин Д.А. Химико-термическая обработка металлов – карбонитрация. М.: Машиностроение – Металлургия, 1984. – 240 с.

26.Коротков В.А. Карбонитрация деталей машин. //Главный механик, 2011. - №9. – С.20…22.

27.Повышение надежности металлургического оборудования. /В.К. Гребенник, В.М. Гордиенко, А.В. Цапко // М.: Металлургия, 1988. – 688 с.

28.Гаркунов Д.Н. Триботехника. // М.: Машиностроение, 1999. – 336 с.

29.Машиностроение. Энциклопедия. / Детали машин. Конструкционная прочность. Трение, износ, смазка. Т. V-1. / Под общ. Ред. Д. Н. Решетова. –

864 с.

30.Семенов А.П. О роли эпиламов в трибологии. // Трение и износ, 2010. – Т.31. - № 6. – С.612…626.

39

31.Долговечность трущихся деталей машин. /А.А. Старосельский, Д.Н. Горбунов // М.: Машиностроение, 1967. – 395с.

32.Аржакин А.Н., Латынин Н.И. Технологии напыления на «Пермских моторах». // Тезисы докладов 20-й науч.-техн. конференции «Сварка Урала - 2001» – Нижний Тагил: НТИ УГТУ-УПИ, 2001. – С. 9…10.

33.Молодык Н.В., Зенкин А.С. Восстановление деталей машин. Справочник. – М.: Машиностроение, 1989. – 480 с.

34.Опыт работ по замене твердого гальванического хромирования на напыление износостойких покрытий. / А.Н. Аржакин, А.И. Хорошенин // Труды междунар. научн.-технич. конференции «Сварка. Контроль. Реновация» - Уфа: Гилем, 2001. – С. 143-153.

35.Современные электроискровые технологии восстановления деталей - Бурумкулов Ф.Х., Величко С.А., Денисов В.А., Задорожный Р.Н., Ионов П.А. - Достижения науки и техники АПК. 2009. № 10. С. 49-52.

36.Толстов И.А., Коротков В.А. Справочник по наплавке. // Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990. – 384 с.

37.Фрумин И.И., Птриченко В.К. Автоматическая наплавка стальных прокатных валков. // М.: Металлургиздат, 1956. – 116 с.

38.Коротков В.А., Михайлов И.Д. Наплавка плунжеров насосов высок давления. // Сварочное производство, 2012. - №4.– С. 34-38.

39.Панов В.И. Методологические подходы решения проблемы технологической прочности сварных крупногабаритных конструкций. // Сварочное производство, 1993. - № 11-12. – С. 27-29.

40.Сефериан Д. Металлургия сварки. // М.: Машгиз, 1963. – 347 с.

41.Роль пиковых напряжений в образовании холодных трещин в сварных соединениях закаливающихся сталей. / Ю.А. Стеренбоген, Д.В. Васильев,

Э.Л. Демченко, Д.П. Новикова // Автоматическая сварка, 2006. - №4. – С. 11…20.

40