АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА И ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ. НАЗНАЧЕНИЯ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Основной материал конструкции. Требования к химическим и механическим свойствам проката
Конструкция цистерны замещения служит для изменения плавучести подводной лодки, изменения дифферента,хранения топлива, жидких грузов, а также для замещения веса израсходованного боезапаса(ракет, торпед), топлива, провизии.
Корпус цистерны замещенияпредставляет собойпрочную стальную конструкцию цилиндрической формы длиной 3100 мм и наружным диаметром 1540 мм, с внутренними кольцевыми ребрами жесткости. Корпус цистерны ограничивается двумя сферами радиусом 750 мм, в одну из которых устанавливается горловина диаметром 520 мм.
Обшивка цистерны замещения и сферы изготавливаются из листов толщиной 20 мм. Тавровый набор, подкрепляющий корпус цистерны, состоит из полуколец(секторов). Сектора представляют собой полосы металла, загнутые в полукольца. Толщина стенки равна 10мм, толщина полки равна 16 мм.
В качестве основного материала конструкции цистерны замещения используется сталь марки АК25.
Сталь АК25 – среднелегированная высокопрочная сталь, поставляемая по ГОСТ В 25285[2].
Химический состав и механические свойства стали АК25приведены в таблицах 1.1.1и1.1.2.
Таблица 1.1.1 – Химический состав стали АК25
| Содержание химических элементов, % | ||||||||
| C | Mn | Si | Cr | Ni | Mo | V | S | P |
| не более | ||||||||
| 0,09-0,14 | 0,30-0,60 | 0,17-0,37 | 0,80-1,20 | 2,60-3,0 | 0,20-0,27 | 0,05 | 0,025 | 0,02 |
Таблица 1.1.2 – Механические свойства стали АК25
| Временное сопротивление, σB кгс/мм² | Предел текучести, σ0,2 кгс/мм² | Относительное удлинение , δ5, % | Ударная вязкостьKV, кгс·м/см2 |
| не менее | |||
В сертификатена сталь АК25 должны быть указаны:
- номер плавки;
- требования к химическому составу;
- механические свойства;
- результат по ультразвуковому контролю на расслоение и наличие внутренних дефектов.
Способы сварки. Марки сварочных материалов, которые использовались при сварке. Способы сварки и сварочные материалы, которые будут использоваться при совершенствовании технологического процесса. Преимущества выбранного способа сварки и сварочных материалов
Выбор сварочных материалов осуществляется в соответствии с ОСТ5Р.9673-94 [22].
При сварочных работах по изготовлению конструкции цистерны замещения по существующему технологическому процессу применяются следующие виды сварки и сварочные материалы:
- ручная дуговая сварка электродами марки ЭА-48М/22 диаметром 4мм для установки прихваток и выполнения корня шва. Электроды данной марки изготавливаются в соответствии с ОСТ В5 Р.9374-81[23];
- ручная дуговая сварка электродами марки ЭА-981/15 диаметром 5 мм для выполнения сварных швов и приварки временных креплений. Электроды изготавливаются по ОСТ В5 Р.9374-81[23];
- ручная аргонодуговая сварка с присадкой проволоки марки Св-09Х16Н25М6АФ (ЭИ-981А) диаметром 3 мм в среде аргона для выполнения плавного сопряжения сварных швов с основным металлом. Проволока изготавливается по ГОСТ2246-70 [3].
Химический состав проволоки, используемой при производстве электродов марки ЭА-48М/22, приведен в таблице 1.2.1.
Таблица 1.2.1 – Химический состав проволоки марки Св-07Х25Н12Г2Т (ЭП75), используемой при производстве электродов марки ЭА-48М/22
| Массовая доля элементов, % | |||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Ti | S | Р |
| ≤0,09 | 0,30-1,0 | 1,50-2,50 | 24,0-26,5 | 11,0-13,0 | 0,60-1,0 | ≤0,02 | ≤0,035 |
Средний химический состав металла шва, выполненного электродами марки ЭА-48М/22, приведен в таблице 1.2.2.
Таблица 1.2.2 – Химический состав металла шва, выполненного электродами марки ЭА-48М/22
| Массовая доля элементов, % | |||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Ti | S | Р |
| 0,05-0,1 | 0,70-1,40 | 2,20-3,60 | 22,0-26,0 | 10,50-13,0 | ≤0,30 | ≤0,02 | ≤0,03 |
Механические свойства металла шва, выполненного электродами марки ЭА-48М/22 должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 1.2.3.
Таблица 1.2.3 – Механические свойства металла шва, выполненного электродами марки ЭА-48М/22
| Предел текучести, не менее, МПа | |
| Временное сопротивление, не менее, МПа | |
| Относительное сужение, не менее, % | |
| Относительное удлинение, не менее, % | |
| Ударная вязкостьKV, кгс·м/см2, не менее |
Химический состав проволоки марки Св-09Х16Н25М6АФ (ЭИ-981А), используемой при производстве электродов ЭА-981/15, приведен в таблице 1.2.4.
Таблица 1.2.4 – Химический состав проволоки Св-09Х16Н25М6АФ (ЭИ-981А)
| Массовая доля элементов, % | |||||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | N2 | V | S | Р |
| 0,07-0,1 | ≤0,4 | 1,0-4,0 | 15,0-17,0 | ≤27,0 | 2,5-3,0 | ≤0,2 | ≤1,6 | ≤0,018 | ≤0,03 |
Средний химический состав металла шва, выполненного электродами марки ЭА-981/15, должен соответствовать таблице 1.2.5.
Таблица 1.2.5 - Химический состав металла шва, выполненного электродами марки ЭА-981/15
| Массовая доля элементов, % | |||||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | N2 | V | S | Р |
| 0,06-0,1 | 0,30-0,65 | 1,50-3,0 | 13,5-17,0 | ≤27,0 | 4,5-7,0 | ≤0,2 | ≤1,6 | ≤0,018 | ≤0,03 |
Механические свойства металла шва, выполненного электродами маркиЭА-981/ 15должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 1.2.6.
Таблица 1.2.6 – Механические свойства металла шва, выполненного электродами маркиЭА-981/ 15
| Предел текучести, не менее, МПа | |
| Временное сопротивление, не менее, МПа | |
| Относительное сужение, не менее, % | |
| Относительное удлинение, не менее, % | |
| Ударная вязкостьKV, кгс·м/см2, не менее |
Сварочная проволока марки Св-09Х16Н25М6АФ (ЭИ-981А)используется в качестве присадки при ручной аргонодуговой сварке и изготавливается из высоколегированной стали, химический состав которой приведен в таблице1.2.4.
Временное сопротивление разрыву проволоки марки Св-09Х16Н25М6АФ (ЭИ-981А)должно соответствовать значениям, указанным в таблице 1.2.7.
Таблица 1.2.7 – Механические свойства проволоки марки Св-09Х16Н25М6АФ
| Диаметр проволоки, мм | Предел текучести, σТ, МПа | Временное сопротивление, σB, МПа |
| 3,0 | 480 – 530 | 650 – 710 |
Газообразный и жидкий аргон должен быть изготовлен в соответствии с требованиями ГОСТ10157-79 [4].
По физико-химическим показателям аргон должен соответствовать нормам, указанным в таблице 1.2.8.
Таблица 1.2.8 – Нормы физико – химических показателей аргона
| Наименование показателя | Норма | |
| Высший сорт | Первый сорт | |
| 1 Объемная доля Аr, не менее 2 Объемная доля О2, не более 3 Объемная доля азота, не более 4 Объемная доля водяных паров, не более 5 Объемная доля СО2, не более | 99,993 0,0007 0,005 0,0009 0,0005 | 99,987 0,002 0,01 0,001 0,01 |
Для выполнения оплавления сварных швов используются вольфрамовые электроды марки ЭВИ – 1.
Вольфрамовые неплавящиеся электроды ЭВИ – 1 изготавливаютсясогласно ГОСТ23949-80[5].
Вольфрамовые электроды должны быть заточены с двух сторон в соответствии с рисунком 1.2.1 и таблицей 1.2.9.
Рисунок 1.2.1 – Заточка вольфрамовых электродов
Таблица 1.2.9 – Размеры заточки вольфрамового электрода марки ЭВИ – 1
| Диаметр электрода, D, мм | Угол заточки, α, градус | Длина электрода, L, мм | Длина заточки, l, мм | Диаметр притупления, d, мм | |
| вновь заточенного электрода | максимально допустимый при сварке | ||||
| 3,0 | 15+2,0 |  30 | От 6 до 9 | 0,3  0,5 | 1,0 |
Для усовершенствования технологии сварки меняем ручную дуговую сварку пазовых и стыкового швов обечаек на сварку автоматическим способом проволокой марки Св – 09Х16Н25М6АФ (ЭИ-981А) (ТУ 1220-005-84823540[49]) диаметром 4мм под слоем флюса марки 48-ОФ-6М. Корень шва под автоматическую сварку выполняется ручным дуговым способом электродами марки ЭА-48М/22, диаметром 4 мм.
Сварку сфер, таврового набора,приварку сфер и таврового набора к обшивкепредлагается выполнять механизированной способом порошковой проволокой марки ПП – А22/9 диаметром 1,2 мм в смеси защитныхгазов 80%Ar +20%CO2.
Сварочная проволока Св – 09Х16Н25М6АФ(ЭИ-981А) изготавливается из стали, химический состав которой приведен в таблице 1.2.4.
Механические свойства проволоки марки Св – 09Х16Н25М6АФприведены в таблице 1.2.7.
Флюс марки 48-ОФ-6М изготавливается согласноОСТВ5.9450-85[24]. Химический состав флюса48-ОФ-6М приведен в таблице 1.2.10.
Таблица 1.2.10- Химический состав флюса марки 48-ОФ-6М
| Массовая доля элементов, % | ||||||||
| SiO2 | CaO | CaF2 | MgO | Al2O3 | Fe2О3 | MnО | S | P |
| 3,0-5,0 | 15,0-20,0 | 50,0-60,0 | ≤2,0 | 20,0-24,0 | ≤0,5 | ≤0,30 | ≤0,025 | ≤0,025 |
Порошковая проволока марки ПП-А22/9(Св-03Х22Н9М3) изготавливается в соответствии с ТУ1274-003-13842858-2007 [50].
Химический состав наплавленного металла сварочной проволокой марки ПП – А22/9 приведен в таблице1.2.11.
Таблица 1.2.11– Требования к химическому составу наплавленного металласварочной проволокой марки ПП – А22/9
| Массовая доля элементов, % | ||||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | N2 | S | Р |
 0,06 | 0,50-0,90 | 0,90-1,20 | 21,0-24,0 | 7,0-10,0 | 2,9-3,4 | 0,08-0,2 | 0,015 | 0,03 |
Механические свойства наплавленного металла сварочной проволокой марки ПП-А22/9должны удовлетворять требованиям, приведенным в таблице 1.2.12.
Таблица 1.2.12 – Механические свойства наплавленного металла проволокой марки ПП-А22/9
| Свойства наплавленного металла при растяжении | Работа удара KV при испытании наплавленного металла на ударный изгиб | |||
| Временное сопротивление, σВ, МПа | Предел текучести, σТ, МПа | Относительное удлинение, As, % | Среднее значение для трех образцов, Дж, минимум при температуре испытаний, +20˚С | Единичное значение на одном образце, Дж, минимум+20˚С |
Газ СО2 – двуокись углерода изготавливается в соответствии с ГОСТ 8050-85[6].
Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная.
Двуокись углерода необходима для создания защитной среды при сварке металлов, сушка литейных форм, а также в других отраслях промышленного хозяйства.
Жидкая двуокись углерода высшего сорта и первого сорта применяются преимущественно для нужд сварочного производства (формула СО2).
Молекулярная масса двуокиси углерода 44,009.
Жидкая двуокись углерода выпускается двух видов:
- высокого давления - от 3482 до 7385 кПа (критическое давление) при температуре от 0 до 31,05°С;
- низкотемпературная – от 3482 до 518,6 кПа (тройная точка) при температуре от 0 до 
56,5°С.
Газообразная двуокись углерода – газ при температуре 20°С и давлении 101,3 МПа, плотность – 1,893 кг/м3.
Применение автоматической и механизированной сварки вместо ручной является одним из самых значимых мероприятием по обеспечению рентабельности и экономичности сварочных работ.
Для выполнения пазов и стыка обечаек применяется автоматическая сварка под слоем флюса.
Малый вылет электрода, отсутствие покрытия, большая скорость подачи электродной проволоки позволяет значительно увеличить сварочный ток. Это приводит к ускорению процесса плавления сварочной проволоки, увеличению глубины проплавления основного металла и повышению производительности. Достаточно толстый слой флюса, засыпаемый в зону сварки, расплавляется только на 30%, делая дугу закрытой, и обеспечивает хорошую защиту расплавленного металла.
Преимуществами автоматической сварки под слоем флюса являются:
- высокая производительность сварки. При толщине листов более 10 мм автоматическая сварка под флюсом снижает трудоемкость сварочных работ в два раза, а при больших толщинах в четыре и более раза;
- высокие механические свойства и плотность наплавленного металла шва;
- экономия электродной проволоки из – за отсутствия потерь на угар, разбрызгивания и огарков;
- менее вредное влияние на зрение сварщика;
- автоматизация и механизация процесса сварки;
- упрощение контроля сварочного процесса.
Преимущества порошковой проволоки:
- шлак и защитный газ обеспечивают двойную защиту сварочной ванны;
- легкое отделение шлака;
- минимальное разбрызгивание и образование цветов побежалости, минимальное окисление поверхности сварного шва;
- более высокая скорость наплавки;
- струйный перенос электродного металла;
- минимальный риск образования пористости, даже для сварки, выполняемой при монтаже;
- гарантированный провар, сниженный риск недостаточного проплавления;
- снижение времени сварки и простоев.
В настоящее время недостатком порошковых проволок является их более высокая стоимость по сравнению с проволоками сплошного сечения. Тем не менее благодаря уменьшению времени сварки и простоев общие расходы сокращаются.
Требования к сварщикам, сборщикам и ИТР
К руководству сварочными работами и контролю соблюдения технологии сборки и сварки стали типа АК, разработке технологических процессов допускаются инженерно – технические работники, изучившие ОСТ5.9673-94[22], ПК90.2096-81[33] и прошедшие аттестацию заводской комиссии, назначаемой директором предприятия.
К выполнению сборочно – сварочных работ при изготовлении конструкций из стали типа АК должны допускаться рабочие, по квалификации отвечающие требованиям ОСТ В5.9866 [25] и документу ОСТ 5.9092-91[30].
При этом квалификация сборщика должна быть не ниже третьего разряда.
Выполнение прихваток при сборке корпусных конструкций и установке сборочных приспособлений на конструкции должны производить сварщики не ниже третьего разряда для I и II класса ответственности.
К выполнению сварочных работ при изготовлении конструкций из стали типа АК должны допускаться сварщики, прошедшие теоретическое и практическое обучение и аттестацию в соответствии с РД5.0679 – 91[45].
Квалификация сварщиков при этом должна быть не ниже третьего разряда.
Каждый сварщик должен иметь удостоверение. В удостоверение должны быть указаны:
1 Марка основного и свариваемого материала;
2 Способ сварки;
3 Положение шва в пространстве;
4 Разряд сварщика;
5 Срок действия удостоверения.
К выполнению работ по отделке швов ручным аргоно – дуговым методом допускаются сварщики не ниже третьего разряда, аттестованные в соответствии с требованиями РД5.0679[45], изучившие РД5.УЕИА.2734-89[38] и выполнившие сварку пробных планок, отвечающих требованиям эталона качества сопряжения. В удостоверении сварщика должна быть соответствующая запись.
К выполнению тепловой строжки сварных соединений Iи II категории конструкций корпуса допускаются газорезчики и электросварщики ручной сварки не ниже третьего разряда, сдавшие теоретические и практические экзамены постоянно действующей комиссии предприятия по дипломированию сварщиков. В удостоверении сварщика должна быть соответствующая запись.
ОТК должны периодически проверять сроки действия удостоверения и квалификации сварщика выполняемой работы.