Модернизация системы очистки раствора буровых установок в условия работ ООО «Буровая компания «Евразия»

 

4.2.3 Выбираем электрод  типа Э50, марки УОНИ 13/55

 

 Химический состав наплавленного металла представлен в таблице 4.3

Таблица 4.3 - Химический состав наплавленного металла

С	Si	Mn	P	S
не более			не более
0,09	0,42	0,83	0,024	0,022

Основные механические свойства наплавленного металла представлены в таблице 4.4

Таблица 4.4 - Механические свойства металла шва

Тип электрода	Временное сопротивление разрыву, , МПа	Предел текучести , МПа	Относительное удлинение , %	Ударная вязкость, Дж/см2
Э50А	550	410	29	260

 

     4.2.4 Сравнительная характеристика металла материала и электрода

 

Таблица 4.5 - Сравнение характеристик металла материала и электрода

Наименование	Временное сопротивление разрыву, , МПа	Предел текучести , МПа	Относительное удлинение , %	Ударная вязкость, Дж/см2
35Г2	540	365	18	67
Э50А	550	410	29	260

 

4.2.5 Вывод о правильности подбора электродов:

 

        Исходя из того, что значения химического состава и механических свойств, выбранных в данном разделе электродов типа Э50А, не ниже значений химического состава и механических свойств металла свариваемых деталей, то можно сделать вывод, что электроды типа Э50А,  подобраны правильно.

          Условное обозначение выбранных электродов:

, ГОСТ 9466-75

где    Э50А - тип электрода по ГОСТ 9467 – 75;

50 - минимальный гарантируемый предел прочности металла шва, 500 МПа;

А - наплавленный металл имеет повышенные пластические свойства;

УОНИ 13/55 – марка электрода  по ГОСТ 9466 – 75;

4.0 - диаметр электрода, мм;

У - электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей;

Д - с толстым покрытием;

Е 515 - группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва;

Б - основное покрытие;

2 - для сварки во всех пространственных положениях (кроме вертикальных швов);

0 - на постоянном токе обратной полярности.

 

      4.3 Входной контроль электродов

 

Все сварочные электроды перед их использованием должны пройти входной контроль, включающий:

- проверку соответствия марки сварочного электрода;

- проверку наличия  сертификатов качества завода-изготовителя;

- проверку сохранности  упаковки электродов;

- проверку соответствия  электродов требованиям ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75 по качеству изготовления, разности толщины и механической прочности электродного покрытия;

- проверку    сварочно-технологических    свойств электродов.

 

4.4 Проверка сварочно-технологических свойств сварочных электродов

 

При проверке сварочно-технологических свойств электродов осуществляют сварку соответствующего слоя шва, для которого предназначены контролируемые электроды. Сварку выполняют во всех пространственных положениях на материалах, вырезанных из тех же труб, для которых предназначены электроды.

Сварочно-технологические  свойства электродов должны удовлетворять  следующим требованиям:

- дуга должна легко (с первого зажигания) возбуждаться и стабильно гореть;

- покрытие должно плавиться равномерно, без чрезмерного разбрызгивания, отваливания кусков и образования "козырька", препятствующего нормальному плавлению электрода при сварке во всех пространственных положениях;

- образующийся при  сварке шлак должен обеспечивать нормальное формирование слоев шва и легко удалятся после охлаждения;

- металл шва не должен иметь трещин и поверхностных пор.

 

4.5 Выбор и расчёт режима ручной дуговой сварки

 

Данные для расчета режима сварки при сварке фланца и трубы приведены в таблице 4.6

Диаметр электрода  мм и его длина мм назначается в зависимости от толщины свариваемых листов изделий .

 

Таблица 4.6 - Данные для расчета режима сварки

Толщина трубы S1,мм	Толщина фланца S2,мм	Длина шва L,мм	Тип электрода	Марка электрода
6	15	480	Э50А	УОНИ - 13/55

 

4.5.1 Сила сварочного тока, , определятся по формуле:

 

,                       \* MERGEFORMAT

где диаметр электрода;

коэффициент, учитывающий расположение сварного шва в пространстве: =50 для нижнего, =45 для вертикального, =40 для потолочного, так как сварного шов предполагается во всех пространственных положениях, принимаем среднее значение равное 45;

        

А.

 

 

4.5.2 Напряжение дуги выбирают в пределах

 

           Выбираем для электрода _мм

 

4.5.3 Длину дуги определяется:

 

  ,                                                                                                 (4.2)                                                                                       

            мм

 

4.5.4 Свариваемость стали , , вычисляем по формуле углеродного эквивалента:

 

,                                                      (4.3)

 

где содержание элементов в стали, ,

 

.                                  

 

Так как  , то сталь хорошо сваривается в обычных условиях.

4.5.5 Площадь поперечного сечения шва (площадь сечения наплавленного металла) , определяется видом шва. Вычисляется суммированием площадей элементарных геометрических фигур, составляющих рассчитываемую площадь.

Площадь поперечного  сечения шва определяется по формуле:

 

,                                                                                        (4.4)                                                                               

где     – высота усиления шва, принимаем равной 2 мм;

 – катет шва, k =7 мм,

.

 

4.5.6 Погонная энергия , кал/мм определяется по формуле:

 

,                                                                                                        (4.5)

 кал/мм .

 

4.5.7 Глубина провара , мм, определяется по формуле:

 

,                                                                                               (4.6)                                                                                     

 

мм.

 

4.5.8 Масса наплавленного металла г, определяется по формуле:

 

,                                                                                                        (4.7)

где    – плотность наплавленного металла,

 г.

4.5.9 Масса необходимого числа электродов , г, определяется по         формуле:

 

       ,                                                                                                       (4.8)

где   – коэффициент расхода электродов с учетом потерь на огарки, разбрызгивание и угар металла, образование шлаковой корки, .

 

 г.

4.5.10 Потребное количество электродов , шт, определяется по формуле:

 

,                                                                                                          (4.9)

, принимаем 2 шт.

 

4.5.11 Скорость сварки , м/ч, определяем по формуле:

 

,                                                                                                      (4.10)

где   – коэффициент наплавки, г/А, количество электродного металла в граммах, наплавленного в течении часа, приходящегося на один ампер сварочного тока с учетом марки электрода, потери на угар и разбрызгивание, .

 м/час.

4.5.12 Основное (техническое) время сварки , ч, определяем по формуле:

 

,                                                                                                        (4.11)

ч.

 

4.5.13 Полное время сварки , ч, определяем по формуле:

 

,                                                                                                            (4.12)

где    – коэффициент загрузки сварщика, в мелкосерийном производстве

  ч.

 

 

4.5.14 Расход электроэнергии , кВт^.ч, определяем по формуле:

 

,                                                                                                         (4.13)

 кВт∙ч.

 

4.6 Расчет сварного соединения на прочность

 

При расчете на прочность  сварного соединения принимаем расчетную  схему при гидравлическом испытании, то есть трубопровод полностью заполнен водой и создано избыточное внутренне давление в 1,5 раза больше рабочего.

 

4.6.1 Сила, действующая на цилиндрическую заглушку, со стороны жидкости рассчитывается по формуле:

 

,                                                                                                  (4.14)

где плотность воды, кг/м³;

внутренний диаметр трубопровода, мм;

 расстояние от центра окружности  трубопровода до пьезометрической  линии;

,                                                                                                       (4.15)

где – расстояние от центра заглушки до свободной поверхности жидкости, в данном случае принимается наружная стенка днища;

 

,                                                                                                           (4.16)

 

,

 

м,

 

 м,

 

  Н.

 

4.6.2 Напряжения возникающие в сварном шве рассчитываются по формуле:

 

,                                                                                                          (4.17)

где - длинна сварного шва, м;

толщина сварного соединения, м;

 

 МПа.

 

4.6.3 Условие прочности сварного соединения для сварных швов в конструкциях со статическим характером нагружения:

 

,                                                                                                            (4.18)

где предел текучести материала шва, для сварного шва изготовленного электродами Э50А, марки УОНИ 13/55 МПа;

 гарантированный запас по  пределу текучести, для данной  конструкции,  ,

 

           , условие выполняется.

Вывод: сварной шов  выдерживает нагрузки от избыточного  внутреннего давления с гарантированным  запасом по пределу текучести.

 

 

 

4.7 Выбор сварочного оборудования

 

Выбранным электродам и  режиму сварки ( А) соответствует сварочный аппарат ВД-306. Основные характеристики представлены в таблице 4.7.