1 Заготовительные операции

1.1 Определение габаритности аппарата

Так как, согласно заданию, колонна является негабаритной и поставляется двумя частями, а окончательная сборка производится на месте монтажа, то расчет габаритности аппарата не производится.

1.2 Выбор материала

Основной вид проката, применяемый для изготовления корпусов колонной аппаратуры – это листовой прокат.

Для изготовления аппарата согласно [4, С.25] выбрали сталь ВСт3сп5 ГОСТ 380.

Химический состав стали и ее механические свойства привели в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 – Химический состав стали ВСт3сп5

Материал	ГОСТ	С, %	Mn, %	Si, %	Cr, Ni, %	S, P, %
					не более
ВСт3сп5	380	0,14 – 0,22	0,4 – 0,65	0,12 – 0,3	0,3	0,04

Таблица 2 – Механические свойства стали ВСт3сп5

Материал	ГОСТ	в, МПа	т, Мпа	, %	Ан, МДж/м2
ВСт3сп5	380	380	240	25	0,5

Низкоуглеродистые стали до 0,25% углерода, обладают хорошей свариваемостью. Сварные соединения легко обрабатываются режущим инструментом.

Во время сварки для снижения влияния металла на технологическую прочность эффективны швы со скосом кромок и многопроходная сварка; положительно сказывается применение постоянного тока при сварке.

1.3 Карта раскроя

Карта раскроя представляет собой чертеж развертки на плоскости, который определяет количество и габаритные размеры листов – заготовок, а также продольные и поперечные швы, их расположение и протяженность. Картой раскроя определяются основные технологические операции и их последовательность, точность изготовления, влияние на себестоимость и отходы металла. Поэтому карту раскроя необходимо рассматривать в нескольких вариантах.

Так как разработка технологического процесса производства сварного аппарата осуществляется в учебных целях, то толщину стенки средней части колонны вторичной перегонки примем равной 8 мм.

Карта раскроя первого типа (продольная ось симметрии листов перпендикулярна оси аппарата).

Рисунок 1 – Метод обечаек

Периметр обечайки П, м, определяли согласно [1, С. 101]

(1)

где D_В – внутренний диаметр колонны, м;

S – толщина стенки обечайки, м.

Согласно [3, С. 62] выбрали листовой прокат с размерами

L₁ = 5500 мм; В₁ = 1250 мм.

Количество листов приняли n₁ =16.

Процент отхода S_отх, %, определяли по формуле

S_отх = (2)

где S – фактическая площадь, м²;

S_o – необходимая площадь, м².

Фактическую площадь S, м², определяли по формуле

S = L₁  B₁  n_{1 ,} (3)

S = 5,5  1,25 16 = 110 м²

Необходимую площадь S_o, м², определяли по формуле

S_o = L_Ц  П, (4)

где L_Ц – длина цилиндрической обечайки аппарата, м.

S_o = 21,579 5,0 =107,9 м².

Полученные значения подставляем в формулу (2).

S_отх =

Длину сварного шва l_шва, м, определим по формуле

l_шва=L n₁ + B n₂,

где n₁ – количество сварных швов по периметру аппарата,

n₂ – количество сварных швов по длине аппарата.

l_шва=21,579 3 + 5,0 3=79,73 м.

Построим карту раскроя второго типа (продольная ось симметрии листов параллельна оси корпуса)

L – длина листа, мм; B – ширина листа, мм.

Рисунок 2 – Метод карт

Путем подбора согласно [3,C.62] выбрали

12 листов с размерами L₂ = 5500 мм, В₂ = 1800 мм.

Фактическую площадь S, м², определяли по формуле

S = L₂  B₂  n₂ , (5)

S = 5,5  1,8  12 =118 м² .

Процент отхода S_отх, %, определяли по формуле:

S_отх = (6)

где S – фактическая площадь, м²;

S_o – необходимая площадь, м².

S_отх =

Длину сварного шва l_шва, м, определим по формуле

l_шва=L n₁ + B n₂,

где n₁ – количество сварных швов по периметру аппарата,

n₂ – количество сварных швов по длине аппарата.

l_шва=5,511 + 21,579 0=60,5 м.

Процент отхода карты раскроя первого типа меньше, чем второго типа, но не превышает допустимого значения 10%, а длина сварного шва для карты раскроя второго типа меньше, чем для карты раскроя первого типа. Следовательно, для изготовления корпуса приняли метод карт.

Окончательно приняли

Развертка эллиптического днища представляет собой круг.

Рисунок 3 – Эллиптическое днище

Значение диаметра окружности D_P, м, получается при вычислении, исходя из условия равенства поверхности днища и площади круга:

(7)

Коэффициент ε_H рассчитывается по формулам:

(8)

(9)

Полученные результаты подставляем в формулу (7):

Диаметр заготовки равен:

(10)

Отсюда приняли:

.