Назначение кончтрукции и описание сварных швов

Циклоны типа ЦН-15 (НИИОгаза) являются наиболее универсальным типом циклонов. Они предназначены для сухой очистки газов, выделяющихся при некоторых технологических процессах (сушке, обжиге, агломерации, сжигании топлива и т.д.), а также аспирационного воздуха в различных отраслях промышленности (черной и цветной металлургии, химической, нефтяной и машиностроительной промышленности, промышленности строительных материалов, энергетике и т.д.).

Циклон ЦН-15 с улиткой

1 - коническая часть, 2 – цилиндрическая часть, 3 – винтообразная крышка, 4 – улитка, 5 – входной патрубок, 6 – выхлопная труба.

Предназначены для сухой очистки газов, выделяющихся при некоторых технологических процессах (сушка, обжиг, англомерация, сжигание топлива и т.д.). Применяются на предприятиях черной и цветной металлургии, химической, нефтяной и машиностроительной промышленности, промышленности строительных материалов, в энергетике и т.д.

Применение циклонов типа ЦН-15 недопустимо в условиях взрывоопасных сред; не рекомендуется их также применять также для улавливания сильно слипающейся пыли, особенно при малых диаметрах циклонов.

В зависимости от производительности по газу и условий применения циклоны изготавливают одиночного исполнения (внутренний диаметр от 300 до 1400 мм) или группового исполнения — из двух. Четырех, шести и восьми циклонов одинакового внутреннего диаметра (от 300 до 1000 мм).

Циклоны группового исполнения изготовляют с «левым» и «правым» вращением газового потока, одиночные — только с «правым» вращением.

Циклоны группового исполнения изготовляют с «левым» и «правым» вращением газового потока, одиночные — только с «правым» одиночные – только с «улиткой».

При работе циклонов должна быть обеспечена непрерывная выгрузка пыли. При этом уровень пыли в бункерах должен быть не выше плоскости, расположенной от крышки бункера на 0,5 диаметра циклона.

В зависимости от температуры окружающей среды циклоны изготовляют из углеродистой стали (при температуре до - 40°С) и низколегированной стали (при температуре ниже – 40°С).

Условное обозначение ЦН–15-800: Ц - циклон; Н - конструкция НИИОгаза; цифра 15 - угол наклона входного патрубка относительно горизонтали (град); цифра после 15 внутренний диаметр цилиндрической части циклона (мм).

Сварка стыковых швов

Для изготовления нижней части циклона мне потребуется листовая сталь диаметром 5 мм.

Особенности сварки стыкового шва и подготовки кромок под сварку определяются толщиной основного металла. При небольшой толщине металла — до 5—6 мм— кромки соединяемых листов не требуют особой подготовки и должны быть лишь обрезаны достаточно правильно, чтобы обеспечить взаимную параллельность и постоянство зазора между ними на всём протяжении сварного шва. Операция сварки при этом сходна с наплавкой валика, нужно лишь обращать особое внимание на. равномерность расплавления обеих кромок, для чего концу электрода сообщается поперечное колебательное движение. Сечение шва получается со значительным усилением, составляющим от 50 до 100% толщины основного металла. Основной трудностью сварки стыкового соединения является правильное формирование обратной стороны шва.

В этом случае при отступлениях от нормального режима сварки возникают следующие дефекты. При недостаточном подводе тепла вся толщина листов не проплавляется и получается непровар сечения.

При чрезмерном подводе тепла получается сквозное проплавление металла, и расплавленный металл вытекает из объёма шва, образуя с обратной стороны натёки, а иногда и сквозные отверстия — прожоги.

Идеальное сечение шва с полным проплавлением сечения листов и отсутствием натёков с обратной стороны получить при сварке довольно трудно. Сварщику не видна обратная сторона шва, поэтому достаточно незначительных отступлений в режиме сварки, чтобы вызвать появление непровара или натёков с обратной стороны. Опасаясь прожогов и натёков, сварщик обычно работает на режиме, вызывающем появление непровара сечения шва. Средняя величина непровара в значительной степени зависит от квалификации сварщика. У малоквалифицированного сварщика величина непровара может достигать 50 и более процентов от толщины листа. Многое зависит также от качества применяемых электродов.

Швы с непроваром сечения при статическом испытании часто показывают удовлетворительную прочность, поэтому как исключение подобные швы могут быть допущены в мало ответственных конструкциях, работающих при статической нагрузке. Влияние непровара в этом случае компенсируется усилением шва со стороны сварки. При более ответственных конструкциях, в особенности работающих при переменной или ударной нагрузке, швы с непроваром сечения недопустимы и неоднократно служили причиной аварий и разрушений сварных изделий. Непровар действует как надрез и ведёт к быстрому разрушению конструкции. Поэтому для швов ответственных сварных изделий необходимо принимать меры, гарантирующие отсутствие непровара сечения шва. Непровар может быть устранён подваркой обратной стороны или применением подкладок. Подварка состоит в наложении дополнительного валика уменьшенного сечения с обратной стороны шва

НАПИШЕШЬ НАЗНАЧЕНИЕ СВОЕЙ КОНСТРУКЦИИ (ПРИМЕНЯЕТСЯ ГДЕ ) И ПРО УГЛОВЫЕ ШВЫ.

2.2. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ.

Сталь по сравнению с чугуном имеет более высокие механические и технологические свойства — обрабатывается давлением, резанием, хорошо льется. Она является основным видом конструкционных материалов в промышленности и строительстве.

Исходными материалами для производства стали служат: передельный чугун, металлолом (скрап), отходы металлургического производства, при этом в промышленно развитых странах Запада использование металлолома носит более приоритетный характер, чем чугуна, так как это приносит меньше экологических убытков, дает более дешевую продукцию и возможность получения сразу легированных сталей.

Сталь углеродистая обыкновенного качества (ГОСТ 380-81) в зависимости от гарантируемых характеристик подразделяется на три группы:

- сталь группы А поставляется по механическим свойствам и изготавливается следующих марок: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;

- сталь группы Б поставляется по химическому составу и изготавливается следующих марок: БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;

- сталь группы В поставляется по механическим свойствам и химическому составу и изготавливается следующих марок: ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, Вст5;

В зависимости от нормируемых показателей сталь каждой группы подразделяется на категории:

- сталь группы А — 1; 2; 3;

- сталь группы Б — 1; 2;

- сталь группы В — 1; 2; 3; 4; 5; 6.

Сталь всех групп с номерами марок 1; 2; 3; 4 по степени раскисления изготавливается кипящей (наименее раскисленной и дешевой), спокойной (наиболее раскисленной и дорогой) и полуспокойной, с номерами марок 5; 6. спокойной и полуспокойной. Стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяются.

Сталь марок ВСт1, ВСт2, ВСт3 всех категорий и степеней раскисления, в том числе с повышенным содержанием марганца, поставляется с гарантией свариваемости; поставка стали группы Б с гарантией свариваемости оговаривается в заказе.

В обозначении марок:

- буквы Ст — сталь, цифры от 0 до 6 — условный номер марки в зависимости от химического состава и механических свойств, например Ст0, Ст1

- буквы Б и В перед буквами Ст — группа стали; группа А не указывается, например Ст3, Б Ст3, Вст3

- буквы, добавляемые после номера марки, — степень раскиcления: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная, например Ст3кп, Ст3пс, Вст3сп.

- цифры, добавляемые в конце обозначения марки, указывают на категорию стали, например Ст3пс2, Бст3кп2; 1-я категория в обозначении марки не указывается.

- буква Г после номера марки стали обозначает повышенное содержание марганца, например Ст3Гпс.

Углеродистой сталью называется инструментальная или конструкционная сталь, не содержащая легирующих добавок. Углеродистая сталь подразделяется на низкоуглеродистую (до 0,25% углерода), среднеуглеродистую (от 0,25 до 0,6% углерода) и высокоуглеродистую (до 0,25% углерода).

От обычных сталей углеродистую сталь отличает меньшее содержание примесей, небольшое содержание кремния, магния и марганца.

Углеродистая сталь отличается повышенной прочностью и высокой твердостью.

По качеству различают углеродистую сталь обыкновенную и качественную конструкционную.

Углеродистая сталь обыкновенного качества бывает холоднокатаная (тонколистовая) и горячекатаная (фасонная, сортовая, тонколистовая, толстолистовая, широкополосная). Она выпускается следующих марок: Ст1кп, СтО, Ст1пс, Ст2кп и т.д.

Качественная конструкционная сталь - это кованные и горячекатаные заготовки толщиной до 250 мм, серебрянка (круглые прутки со специальной поверхностью) и калиброванная сталь. Она выпускается следующих марок: 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 11кп, 15пс и т.д. Цифры в маркировке обозначают процентное содержание углерода (в сотых долях процента). Качественная конструкционная сталь используется для изготовления ответственных деталей механизмов и машин, штамповки.

Качественная сталь имеет в составе не более 0,03 % фосфора и серы, высококачественная не более 0, 02%.

Химическое влияние на сталь

Свариваемость стали зависит от ее химического состава и в первую очередь от содержания в ней углерода.

По содержанию углерода стали разделяют на следующие группы: малоуглеродистые, содержащие от 0,05 до 0,25% углерода; среднеуглеродистые, содержащие от 0,25 до 0,6% .углерода; высокоуглеродистые, содержащие свыше 0,6% углерода.

Малоуглеродистые, а также среднеуглеродистые стали с содержанием углерода не более 0,35% свариваются очень хорошо. Чем выше содержание углерода, тем хуже сваривается сталь обычным методом. При содержании углерода свыше 0,35% сталь склонна давать трещины при сварке и требует применения подогрева и специальных приемов сварки.

Марганец увеличивает прочность и твердость стали, а также ее склонность к закалке. Содержание марганца в малоуглеродистой стали обычно колеблется в пределах от 0,35 до 0,8%. Если марганца содержится более 1%, то при сварке образуются тугоплавкие шлаки, которые в виде включений иногда остаются в наплавленном металле.

В некоторых специальных сталях содержание марганца повышают до 1,8—2,5%; при таком содержании марганец увеличивает закаливаемость стали и может вызывать образование трещин при сварке. Высокомарганцовистые стали содержат 11—16% марганца.

Кремний содержится в мало- и среднеуглеродистой стали в пределах от 0,03 до 0,04% и вводится в нее как раскислитель. Он способствует равномерному распределению отдельных химических элементов в металле шва. При содержании кремния более 0,5% образуются тугоплавкие шлаки, затрудняющие сварку. При содержании кремния от 0,8 до 1,5% сталь становится более упругой, однако при увеличении содержания кремния свыше 1,6% пластичность стали уменьшается, повышается ее твердость и хрупкость.

Сера является крайне вредной примесью в стали и оказывает резко отрицательное влияние на ее свариваемость, вызывая образование горячих трещин. Содержание серы в стали не должно превышать 0,04—0,05%.

Фосфор также является вредной примесью в стали, так как образует фосфористое железо, более хрупкое, чем сталь. Содержание в стали фосфора в пределах 0,1—0,2% делает ее хрупкой при обычной температуре (хладноломкой), поэтому содержание фосфора не должно превышать 0,04—0,05%. Чем выше содержание углерода в стали, тем заметнее вредное влияние фосфора.

Хром, молибден, никель, ванадий, вольфрам, титан и ниобий являются примесями, вводимыми в состав легированных сталей для придания им специальных свойств.

В данном курсовом проекте мне необходимо собрать и сварить нижнюю часть циклона ЦН-15-800 из стали ст3пс.

Сталь ст3пс – это конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества, хорошо свариваемая, относится к первой группе по свариваемости и имеет хорошую ударную вязкость.

Назначение стали ст3пс

Сталь Ст3пс применяется: для изготовления фасонного и листового проката (5-й категории) толщиной до 10 мм., применяемого для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале температур от -40 °С до +425 °С; прокат от 10 до 25 мм. - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от - 40 °С до +425°С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью; для изготовления заготовок деталей трубопроводной арматуры; поковок сением до 300 мм. классов прочности КП 175, КП 195; просечно-вытяжных листов; горячекатаного корытного и одножелобчатого профилей для сельскохозяйственных машин; профиля для корпуса конечной передачи трактора; горячекатаного профиля для изготовления ободьев колес сельскохозяйственных машин; электросварных труб для изготовления деталей и конструкций в мотовелостроении; рельсов двухголовых, тавровых и типа Р5, предназначенных для наземных и подвесных путей; стальных гнутых замкнутых сварных квадратных и прямоугольных профилей, предназначенных для применения в сельскохозяйственном машиностроении, тракторостроении и других отраслях народного хозяйства; горячекатаных стальных профилей для шпунтовых свай, предназначенных для ячеистых конструкций и противофильтрационных завес;

Химический состав стали ст3пс в %:

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As
0.14 - 0.22	0.05 - 0.15	0.40 -0.65	до 0.3	до 0.05	до 0.04	до 0.3	до 0.008	до 0.3	до 0.08

Механический состав стали:

Марка стали	ГОСТ	Временное сопротивление разрыву, МПа	Предел текучести, МПа	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, мД/м2 при t=–40оС
Ст3пс	380-2005	380-490	230-250		29-39

Определение свариваемости стали:

%

где С – содержание углерода, %;

Mn – содержание марганца, %;

Ni – содержание никеля, %;

Cr – содержание хрома, %;

Mo – содержание молибдена, %;

V – содержание ванадия, %.

С учётом толщины металла:

N = 0,005 ∙ S ∙ Сэкв

S – толщина металла

N = 0,005 ∙ 5 ∙ 0,3 = 0,0075

Полный Сэкв рассчитан по формуле:

Сэкв = Сэкв(1) ∙ (1 + 0,005 ∙ S)

Сэкв = 0,3 ∙ (1 + 0,005 ∙ 5) = 0,3075 %

Так как у стали Ст3пс %, то она хорошо сваривается, не требует термообработки и предварительного подогрева, поэтому я выбрал данную марку стали.