Proiectarea Tehnologiei de Asamblare Prin Sudare a Unei Cisterne Pentru Transportul Produselor Petroliere
Introducere
Recipientele pentru stocarea gazelor lichefiate sunt structuri în construcție sudată funcționând în general în condiții de presiune interioară crescută și în particular în condiții de mediu cu caracter coroziv mai mult sau mai puțin accentuat.
Funcționarea în condiții de presiune ridicată presupune măsuri specifice privind proiectarea, execuția, montarea, instalarea, exploatarea, repararea și verificarea acestor structuri.
În România domeniul este supravegheat de către Inspecția de Stat pentru Controlul Cazanelor, Recipientelor sub Presiune și Instalațiilor de Ridicat – ISCIR – autoritate care a emis Prescripția Tehnică PT C 4/1-2003, prescripție ce stă la baza acțiunilor enumerate anterior.
Realizarea prin sudare a recipientelor sub presiune presupune aplicarea unor procese tehnologice specifice cum ar fi: debitarea, polizarea, sablarea, sudarea cu arc electric, vopsirea, etc. Majoritatea acestor operații sunt producătoare de diverse tipuri de noxe, de la cele gazoase, solide sau lichide și până la zgomot sau radiație luminoasă.
Derularea acestor operații, în condiții de autorizare specifică de mediu, trebuie să aibă loc cu respectarea limitelor maxime prevăzute de legislația în vigoare (ex. DIRECTIVE 2001/80/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 23 October 2001 on the limitation of emissions of certain pollutants into the air).
Determinarea tipologiei și a cantităților emisiilor specifice operațiilor implicate în fabricarea recipientelor sub presiune trebuie, la rândul lor, să respecte specificațiile legislației actuale (ex. VDI 4220/1999 Quality assurance – Requirements for emission and immission testing laboratories for the determination of air pollutants).
În cadrul prezentei lucrări se vor prezenta principalele elemente specifice proiectării unui recipient sub presiune pentru transportul produselor petroliere.
Recipiente sub presiune. Generalități
Recipientele sunt incinte deschise sau închise utilizate pentru reținerea, colectarea, depozitarea (păstrarea), transportarea sau distribuirea unor materiale, substanțe sau produse solide, lichide (lichefiate) sau gazoase.
În cazul în care recipientul poate conține – în condiții sigure de rezistență, stabilitate si etanșeitate – un fluid sau un amestec de fluide, la o presiune mai mare decât presiunea atmosferică atunci el poartă numele de recipient sub presiune.
În cadrul unei anumite variante de depozitare, alegerea tipului corespunzător de recipient se face în funcție de mai mulți factori, dintre care cei mai importanți sunt următorii:
condițiile de lucru impuse și condițiile climatice;
caracteristicile constructive ale recipientelor de diferite tipuri;
indicatorii tehnico-economici ai proiectării, construcției, montajului și exploatării (întreținerii) recipientelor;
Din punctul de vedere al condițiilor de lucru, recipientele trebuie să corespundă următoarelor cerințe:
să fie impermeabile și etanșe în raport cu produsul depozitat;
să nu se aprindă, să fie durabile și puțin sau deloc sensibile la acțiunea chimică, electrochimică sau mecanică a produsului depozitat;
să permită o ușoară curățare de depuneri, precipitări sau decantări;
să fie prevăzut cu echipamentul necesar, corespunzător atât umplerii (încărcării), cât și golirii (descărcării) lor;
să asigure o perfectă securitate a depozitării produsului;
să fie economice în exploatare și ușor de deservit, supravegheat, controlat etc.
Construcția de recipiente, de diferite tipuri, forme si dimensiuni, s-a dezvoltat, pe plan mondial, în concordanță cu cerințele activității industriale in diferite domenii, în pas cu tehnica modernă.S-a ajuns, astfel, să se dispună de o mare varietate de soluții constructive de recipiente.
Clasificarea lor se poate face după numeroase criterii, urmând, a se trata numai criteriile de clasificare determinante:
a) După poziția față de suprafața solului există: recipiente de suprafață, recipiente semiîngropate și recipiente îngropate.
b) După forma geometrică există: recipiente cilindrice verticale sau orizontale (fig.1.1), recipiente sferice (fig. 1.2), recipiente sferoidale, recipiente torosferoidale, recipiente paralelipipedice și recipiente de formă specială;
Fig 1.1 Recipiente cilindrice orizontale și verticale
Fig 1.2 Recipiente sferice
c) După capacitatea de depozitare: recipiente de capacitate mică (max. 100 m3, având capac conic susținut de o construcție metalică ușoară), recipiente de capacitate mijlocie și mare (între 100 … 50000 m3, cu capac plat pe construcție metalică, cu capac conic pe grinzi și stâlpi de susținere și cu capac bombat, cu capac în formă de umbrelă sau cu capac plat pe stâlpi), recipiente de capacitate foarte mare (min 50000 m3).
d) După natura materialelor din care se execută: recipiente metalice (cuprinzând recipientele sudate și nituite, cilindrice verticale sau orizontale, sferice, sferoidale și de forme și construcții speciale), recipiente nemetalice (cuprinzând recipientele din beton,
beton armat, piatră, cărămidă, pământ, materiale plastice obișnuite sau armate etc.).
e) După presiunea interioară maximă de depozitare: recipiente de joasă presiune, denumite și recipiente atmosferice, care sunt, în general, recipiente cilindrice verticale, – recipiente de medie presiune, din categoria cărora fac parte, în general, recipientele cilindrice orizontale, recipientele sferoidale, recipientele cilindrice verticale cu capac bombat etc. și recipiente de presiune ridicată, din categoria cărora fac parte recipientele cilindrice orizontale, sferice și alte recipiente de construcție specială.
f) După grosimea pereților: recipiente cu perete subțire (dacă raportul dintre diametrul exterior și diametrul interior este mai mic de 1,2 (De/Di < 1,2)) și recipiente cu perete gros (dacă raportul De/Di este mai mare de 1,2 (De/Di > 1,2)).
g) După poziția în spațiu: recipiente cu axa verticală și recipiente cu axa orizontală.
Recipiente sub presiune cilindrice orizontale
Recipientele cilindrice orizontale, de diferite tipuri și capacități de depozitare, au o foarte largă răspândire în aproape toate sectoarele de activitate, ele servind, în mod obișnuit, pentru depozitarea sub presiune sau sub vacuum a lichidelor volatile și foarte volatile și a gazelor lichefiate.Deși, pentru o aceeași capacitate nominală de depozitare, recipientele cilindrice orizontale sunt mai grele decât cele cilindrice verticale, sferice și sferoidale, totuși, ele sunt adeseori preferate pentru dimensiuni gabaritice mici, deoarece prezintă următoarele avantaje principale: au o formă constructivă simplă, se pot fabrica în serie, pot fi transportate gata montate la locul de amplasare, permit o creștere considerabilă a suprapresiunii interioare și a vacuumului comparativ cu recipientele cilindrice verticale, ceea ce conduce, practic, la lichidarea completă a pierderilor prin vaporizare de lichide volatile, se instalează ușor la locația de exploatare.
Principalele dezavantaje ale recipientelor cilindrice orizontale sunt următoarele: impun instalarea unor reazeme (suporturi) speciale, iar capacitatea de depozitare este relativ mică, față de suprafața relativ mare a platformei de montaj și de deservire.
Un recipient cilindric orizontal (fig. 1.3) se compune de obicei din patru părți:
– recipientul cilindric orizontal propriu-zis, compus din: manta, funduri (capace), racord de încărcare, racord de golire, gură de vizitare, racord pentru manometru, racord pentru supapă de siguranță, sistem de susținere, racorduri pentru indicatoare de nivel etc.;
– echipamentul obligatoriu: supapă de siguranță, manometru, indicator de nivel, placă de timbru;
– echipamentul interior, impus de scopul tehnologic;
– construcțiile de deservire, necesare pentru crearea condițiilor optime de exploatare și întreținere a recipientului; se compun din podețe, scări, dispozitive de ridicare etc.
Fig 1.3 Elementele componente ale unui recipient cilindric orizontal
Elementele componente ale unui recipient cilindric orizontal sunt:
Mantaua cilindrică a recipientelor cilindrice orizontale este realizată, în general, din virole, sudate cap la cap (suduri longitudinale și circulare).
Virolele cilindrice sunt realizate prin vălțuire, dintr-un număr minim de table, lățimile tablelor trebuind să corespundă lățimilor standardizate de tablă (cu excepția virolei de închidere).
Fundurile recipientelor (figura 1.4) cilindrice orizontale, sunt executate, în general, prin ambutisare (presare) la cald, putând avea diverse forme geometrice.Ele pot fi confecționate dintr-o singură bucată de tablă (atunci când diametrul desfășuratei acestuia se încadrează în lățimea de tablă standardizată) sau din două ori mai multe bucăți.La diametre mari de funduri, se recurge la confecționarea acestora din segmenți și o calotă sferică (rozetă centrală) (fig. 1.4 b).
Fig 1.4 Tipuri de funduri bombate
a – elipsoidale (sau eliptice)
b – semisferice cu racordare (cu rozetă centrală)
Suporturile pentru recipientele cilindrice orizontale pot fi:
de tip N1 – destinate recipientelor cilindrice orizontale cu Dn 600 … l000, reprezentate în figura 1.5,a;
de tip N2 – destinate recipientelor cilindrice orizontale cu Dn l100 … 2000, reprezentate în figura 1.5,b;
de tip N3 – destinate a fi folosite pentru recipientele cilindrice orizontale cu Dn 2200 … 3 200, reprezentate în figura 1.5,c.
Fiecare tip de suport șa este confecționat în două variante constructive,și anume ca suporturi șa fixe (fig. 1.5,a și 1.5,b) și ca suporturi șa mobile (fig. 1.5,c).
Dimensiunile suporturilor de tip șa sunt date în STAS 10817-82, numărul suporturilor stabilindu-se în funcție de sarcina totală de încărcare.
Fig 1.5 Suporturile de tip șa pentru rezemarea recipientelor cilindrice orizontale
a – de tip N 1 ;
b – de tip N 2 ;
c – de tip N 3.
Flanșele recipientelor cilindrice orizontale sunt clasificate, din punct de vedere al participării elementului de conductă sau recipient (virola) la preluarea solicitărilor ce apar, în 3 categorii și anume:
flanșe de tip integral – categorie care include acele tipuri de flanșe la care țeava (sau virola) echivalează cu o structură monobloc participând la rigidizarea ei (fig.1.6);
flanșe de tip liber – categorie care include acele tipuri de flanșe la care modul de îmbinare dintre flanșe si țeava (sau virola) nu conferă o rigiditate echivalentă unei structuri integrale (fig.1.7);
flanșe de tip opțional – include acele tipuri de flanșe la care îmbinarea dintre flanșe și țeava (sau virola) este considerată ca „tip integral”, dar care pentru simplificarea calculului poate fi tratată ca flanșe de tip liber (fig.1.8).
Fig 1.6 Flanșe de tip integral
Fig 1.7 Flanșe de tip liber:
liberă pe țeavă răsfrântă ; b) flanșă înșurubată pe țeavă; c) flanșe cu guler sudată la țeavă.
Fig 1.8 Flanșe de tip opțional
a) si c) – flanșe plate sudate la țeavă; b) flanșă plată sudată la țeavă cu sudura pătrunsă pe toată grosimea și cu completare la rădăcină.
Racordurile recipientelor cilindrice orizontale sunt alcătuite dintr-o țeava care la un capăt se sudează pe recipient și la celălalt capăt de o flanșă de legătură plată sau cu gât, în funcție de parametrii de lucru (fig. 1.9).
Din punctul de vedre al îmbinării țevii racordului cu elementul de recipient se întâlnesc mai multe forme constructive: racorduri introduse în mantaua recipientului, racorduri așezate pe manta, racorduri înclinate (tabel 1.1).
b)
Fig 1.9 Racorduri
a – cu flanșă plată; b – cu flanșă cu gât; 1 – flanșă plată; 2 – flanșă cu gât; 3 – țeavă
Tabel 1.1
Alegerea detaliului de îmbinare, precum și a cusăturii sudate, depinde de condițiile de lucru pentru care a fost proiectat recipientul, în cazul în care recipientul lucrează în condiții de coroziune se recomandă utilizarea racordurilor la care țeava pătrunde în recipient.Această construcție împiedică prelingerea lichidului corosiv pe corp sau pe capac.Dacămensiunile suporturilor de tip șa sunt date în STAS 10817-82, numărul suporturilor stabilindu-se în funcție de sarcina totală de încărcare.
Fig 1.5 Suporturile de tip șa pentru rezemarea recipientelor cilindrice orizontale
a – de tip N 1 ;
b – de tip N 2 ;
c – de tip N 3.
Flanșele recipientelor cilindrice orizontale sunt clasificate, din punct de vedere al participării elementului de conductă sau recipient (virola) la preluarea solicitărilor ce apar, în 3 categorii și anume:
flanșe de tip integral – categorie care include acele tipuri de flanșe la care țeava (sau virola) echivalează cu o structură monobloc participând la rigidizarea ei (fig.1.6);
flanșe de tip liber – categorie care include acele tipuri de flanșe la care modul de îmbinare dintre flanșe si țeava (sau virola) nu conferă o rigiditate echivalentă unei structuri integrale (fig.1.7);
flanșe de tip opțional – include acele tipuri de flanșe la care îmbinarea dintre flanșe și țeava (sau virola) este considerată ca „tip integral”, dar care pentru simplificarea calculului poate fi tratată ca flanșe de tip liber (fig.1.8).
Fig 1.6 Flanșe de tip integral
Fig 1.7 Flanșe de tip liber:
liberă pe țeavă răsfrântă ; b) flanșă înșurubată pe țeavă; c) flanșe cu guler sudată la țeavă.
Fig 1.8 Flanșe de tip opțional
a) si c) – flanșe plate sudate la țeavă; b) flanșă plată sudată la țeavă cu sudura pătrunsă pe toată grosimea și cu completare la rădăcină.
Racordurile recipientelor cilindrice orizontale sunt alcătuite dintr-o țeava care la un capăt se sudează pe recipient și la celălalt capăt de o flanșă de legătură plată sau cu gât, în funcție de parametrii de lucru (fig. 1.9).
Din punctul de vedre al îmbinării țevii racordului cu elementul de recipient se întâlnesc mai multe forme constructive: racorduri introduse în mantaua recipientului, racorduri așezate pe manta, racorduri înclinate (tabel 1.1).
b)
Fig 1.9 Racorduri
a – cu flanșă plată; b – cu flanșă cu gât; 1 – flanșă plată; 2 – flanșă cu gât; 3 – țeavă
Tabel 1.1
Alegerea detaliului de îmbinare, precum și a cusăturii sudate, depinde de condițiile de lucru pentru care a fost proiectat recipientul, în cazul în care recipientul lucrează în condiții de coroziune se recomandă utilizarea racordurilor la care țeava pătrunde în recipient.Această construcție împiedică prelingerea lichidului corosiv pe corp sau pe capac.Dacă grosimea recipientului este redusă (~ 0,003 m), orificiile se pot bordura la cald și de acest guler se sudează țeava racordului.
La alegerea racordurilor trebuie să se rezolve mai multe probleme:
determinarea diametrului ștuțului (țevii) ținând seama de debitul de fluid care trece prin racord și de viteza fluidului;
lungimea țevilor, aleasă în așa fel încât acestea să poată fi sudate pe recipient și în același timp să se poată strânge ușor șuruburile flanșelor;
compensarea orificiilor, problemă mai dificil de rezolvat.
Pe corpul recipientului (manta) se vor prevedea racorduri pentru alimentare, golire, racord de aerisire, racorduri pentru guri de vizitare, vizoare, pentru aparate de măsură a temperaturii și presiunii, pentru dispozitive de siguranță.
Gurile de verificare ale recipientelor cilindrice orizontale se montează pe recipiente sau pe compartimente ale acestora cu scopul examinării vizuale, curățire sau spălare a spațiului interior, precum și pentru montarea unor dispozitive interioare.
Normele în vigoare prevăd următoarele tipuri și dimensiuni de guri de verificare: guri de examinare vizuală – vizoare; guri de mână, pentru introducerea mâinii operatorului cu o lampă; guri de cap, pentru introducerea simultană a capului și a unui braț cu o lampă; guri de vizitare, care permit intrarea și ieșirea unui om (fig. 1.10);
Fig 1.10 Guri de vizitare
a – cu capac plan rabatabil; b – cu capac bombat pivotant; l – racordul; 2 – capacul; 3 – dispozitivul de rabatare, respectiv pivotare a capacului; 4 – mânerul; 5 – șuruburile de fixare.
Formele constructive ale recipientelor cilindrice orizontale
Recipientele cilindrice orizontale, în funcție de destinație, sunt dotate cu diverse componente opționale, aparaturi sau elemente electromecanice, menite a efectua operații strict necesare funcționării în bune condiții a recipientului.
Cele mai des întâlnite astfel de componente sunt dispozitivul de amestecare și sistemul de încălzire respectiv răcire.
Dispozitivul de amestecare
în industria chimică, amestecarea servește la accelerarea reacțiilor chimice, la omogenizarea amestecurilor, la dizolvare, la spălare (dizolvarea impurităților în lichidul de spălare), în procesele fizice (cristalizare), la obținerea emulsiilor și suspensiilor, precum și pentru îmbunătățirea transferului de căldură.
Procesul amestecării este influențat de foarte mulți factori cum ar fi: tipul de amestecător folosit, temperatura mediului, durata de staționare a șarjei, tipul de funcționare a recipientului (continuu sau intermitent) etc.
Procesul mecanic de amestecare se poate realiza fie pneumatic, prin barbotarea lichidelor in urma insuflării la baza amestecătorului a unor gaze (în general aer sau abur) prin țevi găurite sau diuze speciale, fie prin circulația simultană a substanțelor, fie mecanic, prin rotirea unui element de amestecare într-un vas ce conține substanțele ce urmează a fi omogenizate.
Elementele componente ale unui dispozitiv de amestecare sunt prezentate în figura 1.11.
Fig 1.11 Schema dispozitivului de amestecare
Sistemul de încălzire respectiv răcire
În prezent există o mare varietate de posibilități de încălzire și de răcire a recipientelor în industria chimică (fig. 1.12 și 1.13).
încălzirea se poate face direct sau indirect, după cum există sau cu un perete despărțitor între agentul purtător de căldură și materialul care trebuie încălzit, încălzirea directă are avantajul unui contact mai bun între material și purtătorul de căldură, ceea ce înseamnă un randament superior sau un timp mai scurt de încălzire, dar de multe ori nu poate fi folosită din cauza impurificării cu agentul de transmitere a căldurii.
încălzirea și răcirea rațională a aparatelor, în care se include în primul rând economia de combustibil, reprezintă una dintre principalele probleme ale proiectării utilajelor industriei chimice.
Fig 1.12 Schema posibilităților de încălzire a aparatelor
Fig 1.13 Schema posibilităților de răcire a aparatelor
Tehnici de încălzire
încălzirea cu agent termic gazos se prezintă sub două forme principale:
încălzirea cu gaze, când agentul termic nu-și schimbă starea fizic (este vorba de încălzirea cu gaze de ardere sau cu aer cald);
încălzirea cu vapori (saturați), când agentul își schimbă starea fizică (cedează căldură latentă).
Datorită căldurii specifice mici a gazelor sau agentului gazos, coeficientul de transfer termic este redus. Alt dezavantaj îl prezintă faptul că, cedând căldură sensibilă, temperatura lor scade continuu în timpul încălzirii.
încălzirea cu gaze de ardere este cel mai obișnuit mod de încălzire cu gaze. Temperatura înaltă a gazelor de ardere compensează în parte, dezavantajele agenților gazoși, dar introduce alte dificultăți: supraîncălziri locale, imposibilitatea reglării și menținerii temperaturilor cerute în utilajul respectiv. Randamentul termic este scăzut, deoarece temperatura gazelor evacuate este superioară materialului încălzit.
încălzirea cu gaze de ardere este cel mai obișnuit mod de încălzire cu gaze. Temperatura înaltă a gazelor de ardere compensează în parte, dezavantajele agenților gazoși, dar introduce alte dificultăți: supraîncălziri locale, imposibilitatea reglării și menținerii temperaturilor cerute în utilajul respectiv. Randamentul termic este scăzut, deoarece temperatura gazelor evacuate este superioară materialului încălzit.
încălzirea cu aer cald se aplică în cazurile în care este necesară uscarea, aerul cald având dublul rol de a furniza căldura necesară vaporizării apei din material și de a transporta vaporii rezultați.
încălzirea cu vapori este cel mai răspândit procedeu de încălzire, deoarece asigură un coeficient de transfer termic foarte mare, temperatură constantă a agentului termic în timpul cedării căldurii și evită supraîncălzirile locale datorită diferenței relativ mici între temperatura agentului termic și temperatura mediului încălzit.
Tehnici de răcire
Răcirea are numeroase aplicații în industria chimică, și anume în controlul reacțiilor chimice, la condiționarea aerului, la lichefierea gazelor, la separarea unor componente gazoase etc.
Procesele de răcire pot avea loc:
la temperaturi superioare celei la care se află agentul termic (răcirea cu apă, cu gheață, cu dioxid de carbon solid);
la temperaturi inferioare celei la care se găsește inițial agentul termic (răcirea cu amestecuri frigorifice, răcirea prin vaporizarea unui lichid într-un gaz, răcirea prin destindere).
Alegerea materialelor de bază
Aspecte generale privind alegerea materialelor de bază
Materialele utilizate la construcția recipientelor sub presiune trebuie să îndeplinească următoarele categorii de condiții:
tehnice — rezistență mecanică, rezistență la coroziune,
tehnologice — deformabilitate, sudabilitate,
economice — materialul să nu fie scump sau deficitar.
Alegerea materialului pentru construcția recipientelor sub presiune se face pe baza unor criterii tehnico-economice.
Principalii indicatori tehnico-economici folosiți in alegerea materialelor sunt:
indicatorul tehnico-economic de rezistenta;
indicatorul tehnico-economic de coroziune;
indicatorii eficacității economice a folosirii bimetalelor;
indicatorii eficacității economice a utilizării materialelor plastice.
Alegerea tipului și a mărcii standardizate de oțel din care se va executa recipientul sub presiune, se face și în funcție de categoria de importanță și periculozitate a recipientului respectiv.
Caracteristicile cerute de tema de proiectare sunt următoarele:
– presiunea maximă de lucru, la funcționarea în regim:p = 0,8 bar
– temperatura de lucru:t = 40…200°C
Din punct de vedere al temperaturii de lucru, recipientul se încadrează în categoria recipientelor reci, recipiente sub presiune, stabile, ce lucrează la temperaturi scăzute, mai mari de 273 K (0 °C). Deci recipientul se poate încadra în categoria a III-a de importanță
sau de periculozitate, care cuprinde recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi până la 450°C și presiuni până la 800 bar.
Conform acestei categorii, pentru construcția recipientului se pot alege ca materiale, oțeluri slab aliate, oțeluri carbon de aliate normalizate, oțeluri pentru cazane de abur și recipientele sub presiune ce lucrează la temperaturi scăzute.
În instalațiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere.
Din acest motiv oțelurile utilizate în construcția acestora trebuie să aibă limita de curgere și rezistența la rupere la tracțiune mari pentru a satisface parametrii din ce în ce mai ridicați ai instalațiilor, cu grosimi cât mai reduse ale pereților elementelor sub presiune.
Pentru recipiente sub presiune ce lucrează la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietățile mecanice la aceste temperaturi. În cazul temperaturilor de lucru scăzute (mai mici de -50C) este necesară garantarea limitei de curgere și a tenacității la aceste temperaturi.
Alegerea materialelor de bază
Principalele grupe de oțeluri utilizate în acest domeniu sunt oțelurile destinate tablelor de cazane și recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă și ridicată (STAS 2883/3-88), respectiv pentru temperatură ambiantă și scăzută (STAS 2883/2 -80).
Caracteristicile mecanice precum și variația limitei de curgere funcție de temperatură și grosimea tablei sunt date în tabelele 2.1 și 2.2 pentru oțelurile destinate tablelor de cazane și recipiente sub presiune pentru temperaturi ambiantă și ridicată.
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Alegerea tipului de oțel, cu o anumită compoziție, se face în funcție de condițiile de funcționare ale recipientului.
Materialele metalice care se utilizează în construcția recipientelor trebuie să corespundă condițiilor tehnice de recepție prevăzute în standarde sau în normele interne departamentale. Ele trebuie să fie însoțite de buletine de calitate emise de producător.De asemenea, tablele destinate executării corpului recipientului (virole, funduri, capace, racorduri etc.) trebuie verificate prin control nedistructiv.
Pentru a fi utilizate, tablele trebuie să aibă suprafețe netede, lipsite de defecte, ca de exemplu: exfolieri, fisuri, pelicule, incluziuni nemetalice etc.
Pentru executarea mantalei și a fundurilor recipientului ce urmează a fi proiectat s-a ales oțelul K510, conform STAS 2883/3 – 88.
Pentru racordurile recipientelor sub presiune se utilizează țevi, cu o compoziție apropiată de a corpului, capacului sau fundului de care se sudează, deci, în concordanță cu mediul de lucru din recipient.Țevile mai sunt utilizate în construcția schimbătoarelor de căldură, evaporatoarelor, ca amenajări interioare ale coloanelor, ca serpentine de încălzire în recipiente, în cuptoarele tubulare etc.
Pentru armăturile recipientelor (aparate de măsură și control, ferestre de observație, guri de vizitare etc.) se aleg ca materiale de construcție oțelul carbon, oțelul aliat sau materiale neferoase, în funcție de mediul din recipient, cu care vin în contact, întotdeauna se va alege materialul cel mai ieftin.
Pentru executarea racordurilor recipientului ce urmează a fi proiectat s-a ales oțelul P355NL1 , conform SR EN 10216-3.
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Aceste oțeluri se pot utiliza atât pentru construcția virolelor corpului recipientului cât și pentru diferite piese (flanșe, funduri, capace) care se sudează de corp.
Semifabricatul, înainte de prelucrare, trebuie să fie verificat, cu scopul descoperirii eventualelor defecte, în construcția de recipiente sub presiune, se utilizează numai acele oțeluri, pentru care se garantează caracteristicile mecanice, în special alungirea relativă la rupere (A5), reziliența la 20°C și duritatea, 180 HB, pentru piese din oțel carbon și 220 HB, pentru piese din oțel aliat.
în funcție de temperatura de lucru a recipientului se vor alege pentru șuruburi, prezoane și piulițe, oțel carbon sau slab aliat (până la 400°C) și oțel aliat (peste 400°C). La temperaturi ridicate se vor utiliza numai prezoane elastice, acestea având o comportare mai bună în exploatare în comparație cu șuruburile.Deoarece la temperaturi ridicate poate apare fenomenul de gripare a piuliței pe prezon (formarea unor oxizi care lipesc filetele piuliței si prezonului), materialele celor două elemente ale îmbinării vor fi diferite, se vor trata termic diferit sau se va croma unul din filete.
Pentru îmbinările cu flanșe ale recipientelor sub presiune se vor alege șuruburi, prezoane și piulițe din categoria celor precise.
Pentru executarea organelor de asamblare ale recipientului ce urmează a fi proiectat s-a ales oțelul 42 MoCr 11 AS-R, conform STAS 11290-99 (42CrMo4-2, conform SR EN 10027-1).
Tabel 2.5
Tabel 2.6
Materialele pentru etanșarea îmbinărilor cu flanșe se aleg în raport cu parametrii de regim și cu natura fluidului de lucru. Aceste materiale trebuie să aibă o serie de calități, cum ar fi: rezistență la sfâșiere, la îmbătrânire, comportare bună la variații de temperatură, permeabilitate, rezistență la uzură etc.
Materialele de etanșare utilizate sunt: pielea, pâsla, hârtia, cartonul, cauciucul, clingheritul, materiale termo-plastice, grafitul, materiale metalice etc.
Pentru executarea garniturilor de etanșare s-au ales garnituri metaloplastice cu strat exterior din material moale.
Calculul rezistențelor admisibile și stabilirea coeficientului de rezistența
Calculul rezistenței admisibile și stabilirea coeficientului de rezistență al îmbinărilor sudate:
Pentru oțelul P355NL1:
(2.1)
unde:
– rezistența admisibila a oțelului la temperatura standard normala (20oC);
– rezistența mecanică a oțelului;
– limita de curgere a oțelului la temperatura standard normală;
cr – coeficientul de siguranță față de rezistența la rupere;
cr = 2,4 (conform PT C 4/2-2003, anexa H, tabelul 9, pag.163);
cc – coeficientul de siguranță față de limita de curgere;
cc = 1,5 (conform PT C 4/2-2003, anexa H, tabelul 9, pag.163);
Calculul rezistenței admisibile pentru oțelul P355N:
(2.2)
unde:
;
φ – coeficientul de rezistență al îmbinării sudate;
φ0 – coeficientul de rezistență teoretic al îmbinării sudate;
k1 – coeficientul de corecție ce tine seama de sudabilitatea materialului de baza;
k2 – coeficientul de corecție depinzând de detensionarea prin tratament termic a cordonului de sudură;
k3 – coeficientul de corecție ce tine seama de examinarea defectoscopică nedistructivă prin radiografiere;
k4 – coeficientul de corecție depinzând de examinarea aspectului și de încercările mecanice specifice îmbinărilor sudate;
– rezistența admisibilă a cordonului de sudură pentru temperatura standard normală (20oC).
În funcție de compoziția chimică a oțelului se alege clasa de oțeluri din punct de vedere al sudabilității.
Pentru oțelul P355NL1(conform [1]):
Mn+Cr+Ni+Si=0,9+0,3+0,5+0,5=2,2% Clasa I a (simbol B).
Pentru oțelul P355N (conform [1] tabel 4.18; pag.142):
Mn+Cr+Ni+Si=0,9+0,3+0+0,5=1,7% Clasa I b (simbol L).
În funcție de clasa de oțeluri din punct de vedere al sudabilității se aleg coeficienții de corecție ai rezistenței admisibile a sudurilor.
Pentru oțelul P355NL1 (conform [1]):
k1=1,00; k2=0,94; k3=0,95; k4=0,90;
Pentru oțelul P355N (conform [1]):
k1=0,90; k2=0,94; k3=0,95; k4=0,90;
Coeficientul de rezistență teoretic al îmbinării sudate, 0 , se alege in funcție de tipul sudurii (cu arc electric). Astfel se alege coeficientul de rezistență teoretic al îmbinării sudate, 0 , pentru o sudură cap la cap, in X, execuție manuală, de bună calitate.
0=0,95 (conform [1]);
Pentru oțelul P355NL1:
Pentru oțelul P355N:
Calculul de dimensionare a recipientului
Stabilirea dimensiunilor constructive și de gabarit
Dimensiunile constructive și de gabarit, ale recipientului, sunt prezentate în figurile 3.1. și 3.2. Conform temei de proiectare recipientul are un diametru interior de 3200 mm.
Fig 3.1 Dimensiunile constructive ale fundului recipientului
Fig 3.2 Dimensiunile constructive ale mantalei recipientului
Pornind de la relația:
(3.1)
rezultă faptul că volumul recipientului are expresia:
(3.2)
Rezultă așadar lungimea de calcul a recipientului ca fiind:
(3.3)
Lc – lungimea de calcul a parții cilindrice a recipientului [m];
(3.4)
H – înălțimea părții bombate a fundului elipsoidal [m];
(3.5)
L – lungimea efectivă a părții cilindrice a recipientului [m];
h = 75 mm = 0,075 m (3.6)
h – înălțimea porțiunii cilindrice a fundului elipsoidal [m];
Stabilirea numărului de virole necesar executării recipientului orizontal sub presiune
Având dimensiunile principale ale recipientului, adică:
Lc = 18,30 m (3.7)
h = 75 mm = 0,075 m (3.8)
rezultă lungimea reală a acestuia:
L = Lc – 2h = 18,30 – 20,075 = 18,15 m (3.9)
Se pot considera așadar 5 virole de 3 m lungime, diferența fiind considerată separat pentru alte virole de capăt mai mici:
5 3000 = 15000 mm
(3.10)
18150 – 15000 = 3150 mm (3.11)
din care o virola de 1500 mm și una de 1800 (din care se decupează 1650 mm).
(3.12)
Calculul de dimensionare și verificare pentru principalele elemente supuse acțiunii presiunii interioare
Dimensionarea mantalei
Dimensionarea unei structuri noi sau verificarea capacității portante a alteia, existente, se face având în vedere relații de calcul, de dimensionare sau de verificare, rezultate în baza uneia din teoriile stărilor limită de eforturi unitare (fie cea care corespunde inițierii curgerii materialului, fie cea care corespunde inițierii ruperii materialului).
Din punctul de vedere al calculelor de dimensionare și,de verificare, corpul recipientelor se poate încadra fie în categoria învelișurilor cu perete subțire, la care , fie în categoria învelișurilor cu perete gros, la care , unde D este diametrul exterior al recipientului, în mm, iar Di – diametrul interior al recipientului, în mm. Cum proiectul de față se referă la aparatele de tip recipient, în cele ce urmează se vor prezenta elementele calculului de dimensionare și de verificare privind recipientele sub presiune cu perete subțire.
Grosimea peretelui corpului recipientului se determină pe baza tensiunilor principale de membrană, cu utilizarea metodei rezistențelor admisibile.
În cazul mantalei cilindrice dimensionarea se face plecând de la grosimea de rezistență a unui înveliș cilindric. Grosimea de proiectare a mantalei cilindrului se calculează cu relația:
s > snec = sr + c1 + crl = 9,24 + 3 + 2,20 = 13,74 mm (3.13)
(3.14)
sau cr1 se alege din STAS 437-87.
cr1 = 1,50 mm (conform STAS 437-87) (3.15)
unde: sr – grosimea de rezistență a mantalei [mm];
c1 –[3 mm];adaosul de grosime pentru coroziune [mm];
cr1 – adaos de grosime ce ține cont de abaterea negativă a grosimii tablelor [mm];
Grosimea de rezistență a mantalei cilindrului se calculează cu relația:
(3.16)
Pentru oțelul P355N:
(3.17)
(3.18)
în care:
pc – presiunea de calcul [MPa];
Di – diametrul interior al mantalei [m];
– coeficient de siguranță a îmbinării sudate;
– tensiunea admisibilă a materialului mantalei la t0 [N/mm2].
Din standard STAS 500-82 se alege o tablă cu grosimea: s = sstas snec având:
s = 14 mm (3.19)
L = 6000 … 12000 [mm]; (3.20)
unde:
L – lățimea nominală a virolei [mm];
l = 2000 [mm];
l – lungimea nominală a virolei [mm];
M = 6 % (M – masa excedentară [%]).
Dimensionarea fundului ellipsoidal
Fundurile sau capacele recipientelor sub presiune sunt executate în general prin ambutisare (presare) la cald, el putând avea diverse forme geometrice. Pentru acest proiect s-a ales un fund pentru recipient de formă elipsoidală.Denumite și funduri semielipsoidale (sau eliptice) fundurile elipsoidale sunt folosite în construcția recipientelor sub presiune ce lucrează la presiuni mari și au diametre D < 4000 mm. Forma obținută prin secționarea lui cu un plan ce conține axa sa este o elipsă (fig. 3.3).
Trasarea formei geometrice este indicată în figura 3.3.Din punct de vedere al dimensiunilor, maselor și capacităților fundurilor elipsoidale sunt standardizate în STAS 7949-75, ele fiind caracterizate prin coeficientul de elipticitate, ke.
Valorile coeficientului de elipticitate sunt cuprinse între 1,25 … 3,5, recomandându-se ca valoarea acestuia, să fie 2, deoarece în acest caz în fundul elipsoidal starea de eforturi unitara este aproximativ egală cu cea de la mantaua cilindrică.
Datorită formei geometrice, în condițiile presiunii interioare, fundul elipsoidal are tendința de a se calibra, adică de a trece la forma sferică, fapt ce face ca în calculul de rezistență a fundurilor elipsoidale să se țină seama de momentele încovoietoare dezvoltate de fenomenul de calibrare. Ca urmare a acestui lucru relațiile de calcul pentru fundurile elipsoidele se obțin din relațiile stabilite la mantalele cilindrice afectate de un coeficient de formă, V.
Fig 3.3 Trasarea fundului de forma elipsoidala
Considerând relațiile de la calculul mantalei cilindrice și luând în considerare efectul de calibrare prin coeficientul de formă dat de V, se obțin expresiile de calcul a grosimii de proiectare a fundului de formă elipsoidală.
Grosimea de proiectare a fundului elipsoidal se calculează cu relația:
sf snec= sr + cl + crl + cr2 = 7,09 + 3 + 1,5 + 1,4 = 12,89 mm (3.21)
în care:
(3.22)
sau cr1 se alege din STAS 437-87, Tabelul 6
cr1 = 1,50 mm; (3.23) (3.24)
cr1 = 1,50 mm (3.25)
adaosul de grosime ce ține cont de abaterea negativă de la grosimea tablelor [mm];
cr2 – adaosul de grosime ce ține cont de subțierea tablei în procesul de ambutisare [mm];
sr – grosimea de rezistență a fundului elipsoidal [mm];
(3.26)
unde: V – coeficient de formă al fundului elipsoidal și se calculează cu formula:
(3.27)
unde : ke – coeficient de elipticitate, care se calculează cu relația:
(3.28)
unde : H – înălțimea părții bombate a fundului elipsoidal;
(3.29)
(3.30)
(conform STAS 437-87) se alege tabla de grosimea
(3.31)
Diametrul desfășurat al fundului se calculează cu relația :
(3.32)
(3.33)
în care : h > 25 mm – înălțimea părții cilindrice a fundului elipsoidal;
m – coeficient care se calculează cu relația:
(3.34)
sSTAS = 14 mm (conform STAS 437-87) (3.35)
Se alege:
h = 40… 80 (100) mm (3.36)
h = 75 mm (3.37)
Verificarea de rezistență care se impune mantalei și fundului elipsoidal
Pentru verificarea în condiții de regim de presiune interioară crescută:
(3.38)
(3.39)
unde: – presiunea admisibilă [MPa];
pc – presiunea de calcul [MPa];
φ – coeficientul de îmbinare sudată
– tensiunea admisibilă la temperatura de calcul [N/mm2];
s* – grosimea de perete a mantalei sau a fundului, în condiții de corodare [mm]:
s* = sm – c1 = 14 – 3 = 11 mm (3.40)
– diametrul mediu, în condiții de corodare [mm]:
(3.41)
Pentru verificarea mantalei în condiții de regim:
s* = sm – c1 = 14 – 3 = 11 mm (3.42)
(3.43)
(3.44)
Pentru verificarea fundulului elipsoidal în condiții de regim:
s* = sm – c1 = 14 – 3 = 11 mm (3.45)
(3.46)
(3.47)
Recipientele care se exploatează sub presiune trebuie supuse unor încercări de presiune hidraulică realizate la temperatura de 200C. Presiunea de probă hidraulică, Pph , se determină cu relația:
(3.48)
(3.49)
(3.50)
(3.51)
(3.52)
(3.53)
(3.54)
(3.55)
Flanșa se execută din oțel K510 (oțel forjat)
(3.56)
(3.57)
Pentru verificarea mantalei în condiții de înaltă presiune hidraulică, se consideră:
(3.58)
(3.59)
(3.60)
Pentru verificarea fundului în condiții de înaltă presiune hidraulică, se consideră:
(3.61)
(3.62)
(3.63)
Dimensionarea tuburilor racordurilor și verificarea relațiilor de rezistență pentru condiții de regim și înaltă presiune hidraulică
Grosimea de perete a tuburilor se alege din standard conform relației:
(3.64)
Dimensionarea racordului R1:
(3.65)
conform STAS 404/1-87 se adoptă pentru dn1 = 150 => de = 159 mm
(3.66)
(3.67)
Conform STAS 404/1-87 se adoptă sR1,STAS = 8 mm, dar din condiții de îmbinare prin sudare se alege sR1,STAS = 12 mm
(3.68)
Verificarea racordului în condiții de regim:
(3.69)
= 1 (3.70)
(3.71)
(3.72)
(3.73)
(3.74)
Verificarea racordului în condiții de înaltă presiune hidraulică:
(3.75)
(3.76)
(3.77)
Dimensionarea racordului R2:
(3.78)
conform STAS 404/1-87 se adoptă pentru dn2=200 => de=219 mm
(3.79)
(3.80)
Conform STAS 404/1-87 se adoptă sR2,STAS = 8 mm, dar din condiții de îmbinare prin sudare se alege sR2,STAS = 12 mm
(3.81)
Verificarea racordului în condiții de regim:
(3.82)
=1 (3.83)
(3.84)
(3.85)
(3.86)
(3.87)
Verificarea racordului în condiții de înaltă presiune hidraulică:
(3.88)
(3.89)
(3.90)
Dimensionarea racordului R3.
(3.91)
Conform STAS 404/1-87 se adoptă pentru dn3=600 => de=609 mm
(3.92)
(3.93)
Conform STAS 404/1-87 se adoptă sR3,STAS = 8 mm, dar din condiții de îmbinare prin sudare se alege sR3,STAS = 12 mm
(3.94)
Verificarea racordului în condiții de regim:
(3.95)
=1 (3.96)
(3.97)
(3.98)
(3.99)
(3.100)
Verificarea racordului în condiții de înaltă presiune hidraulică:
(3.101)
(3.102)
(3.103)
Consolidarea orificiilor prin metoda compensării
Calculul de consolidare a orificiilor conform metodei A.S.M.E.
În vederea aplicării metodei de compensare se efectuează mai întâi calculul de determinare a grosimii de rezistență și a diametrelor interioare, respectiv exterioare pentru fiecare din cele 3 racorduri. Din STAS 715/2 (țevi de conductă cu capete netede, pentru industria petrolieră) se aleg diametrele exterioare ale racordurilor, în funcție de diametrele nominale date prin tema de proiectare.
Dnl = 150 mm => De = 159 mm (4.1)
Dn2 = 200 mm => De = 219 mm (4.2)
Dn3 = 600 mm => De = 609 mm (4.3)
Schița modelului de calcul pentru calcul de consolidare a orificiilor prin metoda A.S.M.E. (The American Society of Mechanical Engineers) este dată în figura 4.1.În această figură intervin următoarele notații, notații ce vor fi folosite și pe parcursul calculului analitic:
dn – diametrul nominal al ștuțului [mm];
de – diametrul exterior al ștuțului [mm];
di – diametrul interior al ștuțului [mm];
D – diametrul interior al mantalei [mm];
Di – diametrul inelului de consolidare [mm];
sm , sR – grosimea nominală a peretelui mantalei, respectiv a racordului [mm];
– grosimea de rezistență a mantalei, respectiv a racordului [mm];
– grosimea excedentară a mantalei, respectiv a racordului [mm];
si – grosimea inelului de consolidare [mm];
hi – lățimea interioară mantalei a dreptunghiului de eficiență [mm];
he – lățimea exterioară mantalei a dreptunghiului de eficiență [mm];
L – semilungimea dreptunghiului de eficiență [mm];
Aind – aria îndepărtată prin practicarea orificiului [mm2];
Am – aria disponibilă pentru compensare în manta [mm2];
AR – aria disponibilă pentru compensare în racord [mm2];
Ai – aria disponibilă pentru compensare în inel [mm2];
– rezistența maximă admisibilă a materialului ștuțului [N/mm2 ];
– rezistența maximă admisibilă a materialului mantalei [N/mm2];
Fig 4.1 Schița modelului de calcul de consolidare al orificiilor – Metoda A.S.M.E.
Pentru racordul R1( racord de umplere) se calculează:
diametrul interior al racordului :
di = de – 2sR1,STAS = 159 – 2∙12 = 135 mm (4.4)
Diametrul de = 159 mm (se alege conform tabelului 2 (dimensiuni si mase) din STAS 404/2-80 în funcție de diametrul nominal al ștuțului dn1 = 150 mm.
grosimea de rezistență a mantalei:
(4.5)
grosimea de rezistentă a racordului :
(4.6)
dacă racordul este realizat din țeava fără sudură
grosimea excedentară a mantalei :
(4.7)
grosimea excedentară a racordului :
(4.8)
dreptunghiul de compensare:
(4.9)
(4.10)
L=135 mm (4.11)
(4.12)
Dacă racordul nu penetrează în interiorul mantalei atunci: h = 0 hi = 0
(4.13)
hi = 0 mm. (4.14) (4.15)
Dacă nu se prevede inel de rigidizare atunci dimensiunea si = 0
(4.16)
he = 22,5 mm (4.17)
aria îndepărtată prin practicarea orificiului :
(4.18)
aria disponibilă pentru compensare în manta :
(4.19)
(4.20)
aria disponibilă pentru compensare în racord :
(4.21)
(4.22)
(4.23)
sR1,STAS > 2c1; 12 > 2∙3 12 > 6
aria disponibilă pentru compensare în inel :
(4.24)
(4.25)
Compensarea orificiului are loc dacă este îndeplinită condiția:
(4.26)
(4.27)
(4.28)
De obicei grosimea inelului de rigidizare este egală cu grosimea peretelui mantalei (si = sm =14 mm).
Pentru racordul R2 ( racord de golire ) se calculează:
diametrul interior al racordului :
di = de – 2sR2,STAS = 219 – 2∙12 = 195 mm (4.29)
Diametrul de = 219 mm (se alege conform tabelului 2 (dimensiuni si mase) din STAS 404/2-80 in functie de diametrul nominal al stutului dn2 = 200 mm.
grosimea de rezistență a mantalei :
(4.30)
grosimea de rezistentă a racordului :
(4.31)
dacă racordul este realizat din țeava fără sudură
grosimea excedentară a mantalei :
(4.32)
grosimea excedentară a racordului :
(4.33)
dreptunghiul de compensare :
(4.34)
(4.35)
L=195 mm (4.36)
(4.37)
Dacă racordul nu penetrează în interiorul mantalei atunci: h = 0 hi = 0
(4.38)
hi = 0 mm. (4.39)
(4.40)
Dacă nu se prevede inel de rigidizare si = 0
(4.41)
he = 22,5 mm (4.42)
aria îndepărtată prin practicarea orificiului :
(4.43)
aria disponibilă pentru compensare în manta :
(4.44)
(4.45)
aria disponibilă pentru compensare în racord :
(4.46)
sR2,STAS > 2c1; 12 > 2∙3 12 > 6
aria disponibilă pentru compensare în inel :
(4.47)
(4.48)
Compensarea orificiului are loc dacă este îndeplinită condiția:
(4.49)
(4.50)
(4.51)
De obicei grosimea inelului de rigidizare este egală cu grosimea peretelui mantalei (si= sm =14 mm).
Calculul de consolidare a orificiilor conform metodei I.S.C.I.R.
Notațiile folosite la calculul de compensare a orificiilor după metoda ISCIR sunt următoarele:
D – diametrul interior al unui element cilindric sau al unui fund bombat, în [cm];
Dc – diametrul interior de calcul al elementului de recipient pe care se află amplasat orificiul care trebuie să fie compensat, în [cm]; :
Dk – diametrul interior al elementului conic, măsurat în centrul orificiului, în [cm];
d, d1, d2 – diametrele interioare ale racordurilor, în [cm];
db – diametrul interior echivalent al orificiului cu bordurare, în [cm];
don – diametrul maxim al orificiului care nu necesită compensare, în [cm];
R – raza interioară a fundului stenic, în [cm];
Ric – raza inelului de compensare a două orificii învecinate în varianta întâi de compensare, conform fig. 44 din anexa G (PT C4/2 2003), în [cm];
rc1, rc2 – razele de racordare ale inelului de compensare a două orificii învecinate în varianta a doua de compensare, conform fig. 44 (PT C4/2 2003), în [cm];
ao – distanța între suprafețele exterioare a două orificii învecinate, în [cm];
a – axa mare a unui orificiu eliptic (oval), în [cm];
b – axa mică a unui orificiu eliptic (oval), în [cm];
H – înălțimea părții bombate a fundului măsurat până la suprafața interioară a acestuia, în [cm];
fa – tensiunea admisibilă a materialului elementului de recipient în care se află orificiul care trebuie să fie compensat, în [N/mm2];
far, far1, far2 – tensiunile admisibile ale materialelor racordurilor, în [N/mm2];
fai – tensiunea admisibilă a materialului inelului de compensare, în [N/mm2];
K1, Kr1, Kr2 – raportul între tensiunile admisibile ale materialului racordurilor și a materialului mantalei;
Ki – raportul între tensiunea admisibilă a materialului inelului de compensare și a materialul mantalei;
he, he1, he2 – lungimile de execuție ale părților exterioare ale racordurilor, în [cm];
hec, hec1, hec2 – lungimile părților exterioare ale racordurilor care contribuie la compensare, în [cm];
h1,hi1,hi2 – lungimile de execuție ale părților interioare ale racordurilor, în [cm];
hic, hic1 ,hic2 – lungimile părților interioare ale racordurilor care participă la compensare, în [cm];
hb – lungimea totală de execuție a bordurii și a racordului, în [cm];
hbc – lungimea totală a bordurii și a racordului care contribuie la compensare, în [cm];
L, L1, L2 – lățimile inelului de compensare, în [cm];
sci – grosimea echivalentă de calcul a inelului de compensare, în [cm];
sor, sor1, sor2 – grosimile de rezistență ale racordurilor, rezultate din calculul de rezistenta, în [cm];
s0 – grosimea de rezistență a elementului recipientului în care se află orificiul care trebuie să fie compensat, rezultată din calculul de rezistență, în [cm];
sp – grosimea de proiectare a elementului de recipient pe care se află orificiul care trebuie să fie compensat, în [cm];
Spr,spr1, spr2 – grosimea de proiectare a pereților racordurilor, în [cm];
spi – grosimea de proiectare a inelului de compensare, în [cm];
spb – grosimea de proiectare a bordurii elementului de recipient, în [cm];
a – semiunghiul la vârful conului, în grade sexagesimale.
Calculele care urmează se referă la calculul compensării orificiilor aflate pe elemente (cilindrice, conice, funduri bombate) de recipient supuse la presiune pe partea concavă (interioară) care îndeplinesc condiția:
(4.52)
(4.53)
(4.54)
și sunt executate din materiale pentru care sunt cunoscute caracteristicile de rezistență determinate pe baza încercărilor de scurtă durată. Limitele de aplicare a relațiilor de calcul sunt indicate în PT C 4/2-2003, tabelul 20 din anexa H,care cuprinde și valorile diametrelor de calcul Dc. Pentru elementele cilindrice aceste relaii sunt:
(4.55)
(4.56)
(4.57)
Calculul orificiilor izolate
Un orificiu se consideră izolat dacă distanța față de orificiul cel mai apropiat satisface condiția (vezi figura 5.2.):
(4.58)
(4.59)
(4.60)
Diametrul maxim al unui orificiu izolat care nu necesită compensare se determină cu relația:
(4.61)
(4.62)
Fig 4.2 Distanța între două orificii
Pentru compensarea orificiului prin îngroșarea peretelui elementului sau al racordului, prin adăugarea unui inel de compensare sau prin combinarea acestora (a se vedea fig. 42 din anexa G (conform PT C 4/2-2003)), trebuie să fie îndeplinită condiția:
(4.63)
unde pentru Kr, Ki, hec, hic se iau valorile cele mai mici rezultate din relațiile:
(4.64)
(4.65)
(4.66)
(4.67)
unde sar – grosimea de rezistență a peretelui ștuțului.
Grosimea de rezistență s0 a elementului de recipient se determină cu relațiile de la pct. 4 , unde nu se iau în considerare adaosurile (s0 = 9,24 mm = 0,924 cm). Grosimea de calcul echivalentă si a inelului de compensare se alege prin încercări, până la satisfacerea condiției de compensare.
în cazul în care se cere verificarea compensării unui orificiu dat, sci poate fi determinată prin iterații (aproximări succesive) din relația:
(4.68)
(4.69)
Iterația va începe cu valoarea lui spi ().
Lățimea inelului de compensare poate fi redusă, cu îngroșarea corespunzătoare a acestuia la o valoare aleasă constructiv (), conform relației:
(4.70)
Presiunea de calcul la verificarea elementului de recipient
Presiunea de calcul la verificarea unui element de recipient cilindric sau conic, în care este decupat un orificiu, se determină cu relația:
(4.71)
unde:
(4.72)
(4.73)
(4.74)
Lungimea părții exterioare, hec, și a părții interioare, hic, ale racordului care participă la compensare se determină cu relația de la pct. 4.2.1.
Presiunea de calcul la verificarea unui fund bombat, în care este decupat un orificiu, se determină cu relația:
(4.75)
unde:
(4.76)
(4.77)
Proiectarea asamblărilor demontabile prin flanșe
Calculul asamblărilor demontabile prin flanșe reprezintă în esență o verificare a condițiilor de rezistență, atât pentru flanșe cât și pentru garnitura de etanșare.
Acest calcul presupune adoptarea dimensiunilor îmbinării și ulterior verificarea condițiilor de rezistență.Pentru aceasta se consideră cu temperaturile de lucru pot fi cuprinse în intervalul tc=40…200o C, iar presiunile minime vor fi la nivelul pc =0,8 Mpa.
Flanșele sunt confecționate din oțelul K510 (caracteristicile materialului sunt prezentate în tabelele 2.1 și 2.2), iar prezoanele sunt confecționate din oțelul 42 MoCr 4 – 2 (caracteristicile materialului sunt prezentate în tabelele 2.5 și 2.6).
K510: (5.1)
(5.2)
42 MoCr 4 – 2 : (5.3)
(5.4)
Dn = D = diametrul nominal al racordului;
(5.5)
(5.6)
(5.7)
(5.8)
În funcție de diametrul nominal al racordului (Dn) și presiunea nominală (Pn) se aleg pentru toate cele trei racorduri flanșe cu gât, pentru sudare (figura 5.1) conform STAS 9801/6-90. Astfel, flanșele alese se executa în formă PA1 (cu suprafața de etanșare cu prag, figura 5.2) si PA2 (cu suprafața de etanșare cu adâncitură, figura 5.3).
Pentru cele trei flanșe cu gât, pentru sudare se aleg, în funcție de diametrul nominal al racordului (Dn) și tipul filetului șuruburilor de asamblare a flanșelor, garnituri varianta A (vezi figura 5.4) conform STAS 9801/3-90 (Tabelul 2).Se utilizează garnituri metalo-plastice (carcasa din tablă netedă sau ondulată (din Al, Cu, oțel, alama, monel etc.) cu umplutură moale (azbest,materiale plastice etc.)).
Fig 5.1 Flanșă cu gât pentru sudare
Fig 5.2 Flanșă în formă PA1 – cu suprafața de etanșare cu prag
Fig 5.3 Flanșă în formă PA2 – cu suprafața de etanșare cu adâncitură.
Fig 5.4 Garnitură de etanșare (varianta B)
Notațiile folosite la calculul prevăzut sunt:
Aef – aria totală efectivă a secțiunilor transversale ale șuruburilor, determinate la fundul filetului sau în zona celui mai mic diametru, în mm2;
Anec – aria totală necesară a secțiunilor transversale ale șuruburilor, determinate la fundul filetului sau în zona celui mai mic diametru, în mm2;
Aq – aria totală a secțiunilor transversale ale șuruburilor, determinate la fundul filetului sau în zona celui mai mic diametru, necesară în condițiile de strângere a garniturii, în mm2;
Ar – aria totală a secțiunilor transversale ale șuruburilor, determinate la fundul filetului sau în zona celui mai mic diametru, necesară în condițiile de exploatare, în mm2;
aD – distanța radială între cercul de așezare a șuruburilor și cercul pe care este repartizată forța FD, în mm;
aG – distanța radială între cercul de așezare a șuruburilor și cercul pe care este repartizată forța FG, în mm;
aT – distanța radială între cercul de așezare a șuruburilor și cercul pe care este repartizată forța FT, în mm;
B – lățimea de strângere a garniturii,în mm;
B0 – lățimea efectivă a garniturii , în mm;
Bmin – valoarea minimă de strângere a garniturii, în mm;
b0 – lățimea de referință a garniturii, în mm;
b – lățimea eficace de calcul a garniturii, în mm;
Cs1,Cs2 – coeficienții de siguranță față de limita de curgere, rezistența tehnică de durată;
di – diametrul interior al flanșei, în mm:
D1 – diametrul exterior al flanșei; în cazul flanșelor cu șuruburi rabatabile, diametrul exterior este definit de cercul tangent locașurilor pentru șuruburi, în mm;
D2 – diametrul cercului de așezare a șuruburilor, în mm;
D3 – diametrul cercului pe care este repartizată reacțiunea garniturii, în mm;
Deg – diametral de contact simultan exterior al garniturii, în mm;
Dig – diametrul de contact simultan interior al garniturii, în mm;
d – diametrul nominal al șuruburilor, în mm;
ps – forța totală rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D3;
FD – forța totală rezultată din aplicarea presiunii pe aria determinată de diametrul D;
FG – forța totală de compresiune aplicată pe zona eficace de calcul a suprafeței de etanșare, în N;
Fg – forța totală necesară pentru realizarea presiunii de strângere a garniturii, în N;
– tensiunea admisibilă pentru materialul flanșei la temperatura de 20°C, respectiv la temperatura de calcul, în N/mm2;
– tensiunea admisibilă pentru materialul șuruburilor la temperatura de 20°C, respectiv la temperatura de calcul, în N/mm2 ;
fA – tensiunea normală în direcție axială, în N/mm2 ;
fR – tensiunea normală în direcție radială, în N/mm2;
fT – tensiunea normală în direcție tangențială, în N/mm2;
h – grosimea talerului flanșei, în mm;
K – raportul între diametrul exterior și cel interior al flanșei;
K1,K2,K3 – factori de formă ai flanșei;
KF, Kv – factori de formă pentru flanșe de tip integral;
KFL, KVL – factori de formă pentru flanșe de tip liber;
Kf – factor de corecție a tensiunii în direcția axială:
FT – diferența între forțele totale ps și FD, în N;
KM – factor de corecție a momentului Mc;
L – lungimea gâtului flanșei, în mm;
L0 – factor linear, în mm;
Mc – valoarea de calcul a momentului de încovoiere din flanșă, în N∙mm;
Ms,0 – momentul de încovoiere total care apare în condițiile de exploatare, în N∙mm;
Ms – momentul de încovoiere rezultat din acțiunea forței P, în N∙mm;
m – coeficientul specific garniturii;
n – numărul de șuruburi;
Ps,0 – forța de calcul din șuruburi, în N;
pc – presiunea de calcul pentru fianșă, în MPa;
q – presiunea de strângere specifică a garniturii, în N/mm2;
spo – grosimea de proiectare a gâtului la capătul dinspre elementul de
recipient, în mm;
sp1 – grosimea de proiectare a gâtului flanșei la capătul dinspre taler, în mm;
T,U,Y,Z – factori de formă ai flanșei;
La calculul îmbinărilor cu flanșe se vor avea în vedere următoarele:
a) condițiile de strângere, care caracterizează solicitările ce apar în elementele îmbinării cu flanșe (șuruburi, garnitură, flanșă) în momentul strângerii șuruburilor la montaj pentru atingerea presiunii specifice de strângere q a garniturii; aceste condiții sunt caracterizate de existența unor presiuni egale (atmosferică) atât în interiorul, cât și în exteriorul îmbinărilor cu flanșe și de temperatura mediului ambiant; temperatura mediului ambiant este reflectată în calcul de valorile , convențional considerate pentru o temperatură de montare de 20°C;
b) condițiile de exploatare, care caracterizează solicitările care apar în elementele îmbinării cu flanșe în timpul exploatării; solicitările țin seama de existența unei presiuni pe partea concavă (interioară) mai mari decât cea de pe partea convexă (exterioară) și a unei temperaturi diferite de cea de montare; în cazul unor îmbinări cu flanșe la care condițiile de exploatare nu diferă de cele de montare, calculul îmbinării se rezumă la calculul pentru condițiile de strângere;
c) zona de etanșare, care este zona în care există un contact simultan al garniturii pe ambele fețe de etanșare; este delimitată de diametrele Deg și Dig și are lățimea B0; în calcul se ia în considerare o lățime eficace, b, mai mică decât B0;
d) calculele se vor efectua utilizând dimensiunile corectate ale flanșei, prin luarea în considerare a adaosului pentru condițiile de exploatare c1.
îmbinările cu flanșe strânse cu șuruburi se clasifică în 3 categorii, în funcție de participarea elementului de recipient (virola) la preluarea solicitărilor ce apar, și anume:
flanșă de tip integral, include acele tipuri de flanșă la care virola (ștuțul) echivalează cu o structură monobloc și, deci, participă la rigidizarea acesteia; în cazul construcțiilor sudate se consideră că virola (ștuțul) acționează ca un gât de flanșă;
flanșa de tip liber, include acele tipuri de flanșa la care modul de îmbinare între flanșă și virolă (ștuț) nu conferă o rigiditate echivalentă unei structuri integrale;
flanșa de tip opțional include acele tipuri de flanșă la care îmbinarea între flanșă și virolă (ștuț) este considerată ca „tip integral", dar care pentru simplificarea calculului poate fi calculată ca flanșă de tip liber, dacă sunt îndeplinite cumulativ următoarele condiții:
spc ≤ 1,6 cm; (5.9)
(5.10)
pc ≤ 2,1 MPa; (5.11)
tc ≤ 370°C; (5.12)
La dimensionarea (verificarea) șuruburilor și a garniturii, aria minimă necesară a secțiunilor transversale ale șuruburilor, Anec, trebuie să satisfacă următoarele cerințe:
a) să prevină pierderea etanșeității (pierderea de fluid) în timpul exploatării,adică: Aef > A0;
b) să realizeze strângerea garniturii cu o presiune specifică, q, în condițiile de strângere, în care scop: Aef > Aq.
în același timp, aria efectivă, Aef, nu trebuie să depășească o anumită valoare limită, în caz contrar existând pericolul strivirii garniturii în timpul strângerii. Această condiție este exprimată analitic prin: B0 ≥ Bmin. Pentru satisfacerea acestei condiții se vor modifica fie Aef, fie B0.
Flanșa racordului 1
Caracteristicile dimensionale ale flanșei sunt următoarele: D = Dn = 150 mm, de = 159 mm, D1 = 250 mm, D2 = 210 mm, D4 = 171 mm, D3 = 18 mm, nprezoane = 8, M16 → d1 = 14,550 mm, unde d1 este diametrul de fund al filetului (figura 5.5.
Fig 5.5 Diametrul de fund al filetului
Se mai specifică: s = sp0 = 8 mm, h = b = 20 mm, h1 = 52 mm, h2 = 12 mm, r = 8 mm
L = h1 – h2 – b + = 52 – 12 – 20 + 5 = 25 mm (5.13)
unde; reprezintă adaosul de prag (sau adâncitura).
Șurubul are filetul M16, iar masa flanșei devine [kg/buc].
Garnitura
Caracteristicile dimensionale ale garniturii sunt următoarele: Deg = d1 = 194 mm, Dig = d2 = 158 mm, B = 18 mm, q = 52,4 N/mm2, m = 3,75
Fig 5.6 Caracteristicile dimensionale ale garniturii de etanșare.
Calculul se efectuează potrivit ISCIR C4 – 90 , paragraful 4.15.(figura 5.7.):
(5.14)
s = sp0 = 8 mm. (5.15)
(5.16)
Fig 5.7 Calculul conform ISCIR C4 – 90
Fig 5.8 Acțiunile locale
Determinarea dimensiunilor caracteristice ale garniturii de etanșare (vezi figura 5.8. si 5.9.), în care D3 este diametrul cercului de-a lungul căruia este repartizată forța de etanșare rezultantă a garniturii. Se calculează cu o precizie de 2 zecimale. Dimensiunile b si D3 se calculează în funcție de tipul suprafeței de etanșare și de natura garniturii (materiale și construcție).
Fig 5.9 Lățimea eficace de calcul b < B.
Etape:
1. În funcție de tipul suprafeței de etanșare se stabilește lățimea de referință, b0 , a garniturii (PA = suprafața de etanșare : prag si adâncitură):
PA→ (5.17)
2. În funcție de lățimea de referință, se stabilește lățimea eficace de calcul, b si D3:
– dacă b0 > 6,35 mm atunci: (5.18)
(5.19)
– dacă b0 ≤ 6,35 mm atunci: b = b0
(5.20)
3. Se stabilesc caracteristicile garniturii:
– tensiunea minima de proiectare la strângere : q =52,4 N/mm2.
– coeficientul specific : m = 3,75.
Solicitarea îmbinării prin flanșă se produce la montajul sau la strângerea garniturii.
– la strângere: t = 20oC, p = 0, => pe = q = 52,4 N/mm2 ; pe – presiunea de etanșare;
– în condiții de regim: t = tc =40o C, p = pc = 0,8 Mpa, => pe = 2∙m∙q = 2∙3,75∙52,4 = 6 Mpa, q = 52,4 N/mm2 ; m = 3,75
Calculul forțelor care acționează asupra îmbinării (vezi figura 5.10):
Strângere: FD = FT = 0, FG → Fq, ps → ps,0, FG – forța rezultantă de etanșare;
(5.21)
(5.22)
Fq – forța rezultantă de etanșare în condiții de strângere (forța teoretică de strângere);
(5.23)
FD – forța hidrostatică de capăt care acționează asupra îmbinării;
(5.24)
FT – forța hidrostatică diferențială;
(5.25)
ps – forța totală de strângere din șuruburi in condiții de regim;
(5.26)
ps,0 – forța totală de strângere din prezoane în condiții de montaj sau de strângere și care într-o prima aproximație se consideră egală cu forța teoretică de strângere, Fq.
Fig 5.10 Forțele care acționează asupra îmbinării
Verificarea condiției de rezistență pentru prezoanele îmbinării prin flanșă, respectiv verificarea ariei de rezistență a prezoanelor :
– se calculează ariile necesare pentru secțiunile șuruburilor :
Aq – aria necesară în condiții de strângere (s – șurub);
(5.27)
Ar – aria necesară în condiții de regim;
(5.28)
– reprezintă tensiunile admisibile ale materialului prezoanelor la 20oC și la temperatură de calcul;
(5.29)
(5.30)
(5.31)
(5.32)
(5.33)
Practic: cs,2 se alege egal cu cs,1
Anec – aria necesară pentru secțiunea totală a prezoanelor;
(5.34)
(5.35)
Se verifică condiția de rezistență la strângere a garniturii:
(5.36)
(5.37)
Dacă condiția de verificare a rezistenței la strivire a garniturii nu este satisfăcută se impune micșorarea dimensiunii prezoanelor sau mărirea lățimii garniturii.
Procedee de sudare
Sudarea reprezintă operația de realizare a unei îmbinări nedemontabile între două sau mai multe piese metalice, utilizând încălzirea locală și/sau presiunea, cu sau fără folosirea unui material de adaos,corespunzător materialelor de îmbinat.
Generalități
Clasificarea procedeelor de sudare cu arc electric
a) după felul arcului :
sudarea cu arc descoperit – arcul arde în aer amestecat cu vapori proveniți de la arderea învelișului electrodului și a materialului de bază.
Exemplu: sudarea manuală cu electrozi înveliți – simbolizare 111 sau MMA (manual metal arc) sau SMAW (shielded metal arc welding)
sudarea cu arc acoperit – arcul arde sub strat de material protector
Exemplu: sudarea automată sub strat de flux – simbolizare 121 sau SAW (submerged arc welding)
sudarea cu arc protejat – arcul arde în atmosferă de gaze protectoare (argon, heliu, H2,CO2, amestec de gaze ) ce protejează baia de sudură de acțiunea aerului înconjurător:
Exemplu:
sudarea MAG (metal active gaz) cu sârmă plină – simbolizare 135 sau GMAW (gas metal arc welding)
sudare MAG cu sârmă tubulară – simbolizare 136 sau FCAW (flux cored arc welding)
sudare MIG (metal inert gaz) – simbolizare 131
sudare WIG/TIG (wolfram/tungsten inert gaz) – simbolizare 141 sau GTAW (gas tungsten arc welding)
b) după tipul electrodului :
cu electrozi fuzibili: 111, 121, 135, 136
cu electrozi nefuzibili ( wolfram ): 141
c) după natura curentului electric :
sudarea cu arc electric de curent continuu : CC sau DC – sudare cu convertizoare, redresoare sau invertoare:
sudarea cu polaritate inversă – electrod legat la “ + “ ( anod ) – CC+ (DC+)
sudarea cu polaritate directă – electrod legat la “ – “ ( catod ) – CC- (DC-)
sudarea cu arc electric de curent alternativ – rolul de catod și anod alternează între electrod și piesă cu frecvența curentului – sudarea cu transformatoare.
d) după gradul de mecanizare:
sudare manuală – deplasarea electrodului se face manual
sudare semimecanizată – sârma avansează mecanizat cu ajutorul derulatorului, iar deplasarea în lungul cusăturii se face manual (ex. sudarea MAG)
sudare mecanizată – atât avansul sârmei, cât și deplasarea în lungul cusăturii, se fac mecanizat (ex. sudarea sub f lux)
sudare robotizată – locul operatorului este luat de robot
Fig 6.1 Tipuri de sudare
a) sudare cu polaritate inversă b) sudare cu polaritate directă
Sudare manuală cu arc electric cu electrozi înveliți (SE)
Sudarea cu arc electric și electrozi înveliți este un procedeu de sudare prin topire care se realizează pe baza căldurii dezvoltate de arcul electric format între electrod și piesa de sudat.
Fig 6.2 Principiul procedeului sudare manuală cu arc electric și electrozi înveliți
1. material de bază; 2. vergea metalică; 3. înveliș de electrod; 4. sursă de curent; 5. arc electric; 6. atmosferă protectoare rezultată din arderea învelișului; 7. picături de metal transferate prin arc.
În tabelul următor se indică domeniile de valori ale parametrilor regimului de sudare:
Tabel 6.1
Avantaje:
-universalitatea mare;
-necesită un echipament de sudare simplu și puțin costisitor;
-posibilitatea realizării operației de sudare la aproape toate metalele;
-posibilitatea unei accesibilități ușoare la toate cordoanele de sudură a unei structuri sudate;
-grosimea componentelor de sudat variază de la cele mai mici grosimi (1mm), la valorile cele mai mari posibile.
Dezavantaje:
-calitatea sudurii depinde de calificarea și conștiinciozitatea sudorului;
-productivitatea este redusă; cantitatea de metal depus în unitatea de timp Ad variază între 0,5 și 1.5 g/s;
-timpul efectiv de sudare este mic, atât datorită productivității cât și a deselor întreruperi cauzate de înlocuirea elecrozilor înveliți.
Echipamentele pentru sudarea cu electrozi înveliți se pot împarți în următoarele clase:
Transformatoare pentru sudare;
Redresoare cu diode pentru sudare;
Redresoare cu tiristori pentru sudare;
Convertizoare și grupuri electrogene pentru sudare;
Invertoare pentru sudare.
La sudarea cu electrozi înveliți se folosesc surse de sudare cu caracteristică coborâtoare. Se prezintă în figură un sistem de sudare pentru sudarea cu electrozi înveliți:
Fig 6.3 Sistem de sudare cu electrod învelit
Sudare în mediu protector de gaz inert/activ (MIG-MAG)
MIG – MAG reprezintă procedee care se diferențiază în primul rând prin felul gazului inert sau activ folosit pentru protejarea arcului electric și a băii de metal topit.
Sârma este condusă continuu cu ajutorul dispozitivului de avans spre un pistolet de sudare.
Curentul electric este transferat de la o sursă de alimentare spre sârma electrod printr-un tub de contact. Când sârma atinge piesa de sudat se realizează un arc electric între acestea. Arcul creează căldura care topește sârma și de asemenea, încălzește și topește suprafața piesei.
Fig 6.4 Sudarea în mediu de gaz protector MIG – MAG
MIG – metal inert gaz (Ar, He) – pentru sudare Al. , inox
MAG – metal activ gaz (CO2, amestecuri Ar.+CO2) pentru sudare oțel carbon
La sudarea MIG-MAG se folosește curent continuu în general cu polaritate inversă (polul “+” la sârmă) deoarece se realizează o pătrundere mai mare și un transfer mai fin al picăturilor.
La sudarea cu polaritate directă, pătrunderea este mai mică și de aceea se recomandă la sudarea tablelor subțiri.Întotdeauna se va ține cont și de recomandările producătorului de sârmă care sunt menționate pe cutie.
În tabelul următor se indică domeniile de valori ale parametrilor regimului de sudare:
Tabel 6.3
Avantaje:
– se pretează la sudarea atât a aliajelor feroase cât și a celor neferoase;
– preț de cost mai redus;
– asigură o mare productivitate datorită densității mari de curent (rată depunere mai mare) și a eliminării sau reducerii unor operațiuni auxiliare;
– deformațiile sunt mai reduse (energie liniară mai mică);
– absența zgurii oferă posibilitatea urmăririi permanente a băii de sudură și a arcului electric;
– factor operator superior sudării SE, 60-65%, ca efect a eliminării operației de schimbare a electrodului și de curățire a zgurii de pe cusătura sudată;
– emisie de fum mai mică;
– posibilitatea mecanizării, automatizării sau robotizării cu ușurință.
Dezavantaje:
– echipamentele sunt mai scumpe și mai complicate;
– pierderi de material de adaos prin stropiri (5-10%);
– se pot suda piese cu grosimi mai mari de 1mm;
– probabilitate relativ mare de apariție a defectelor (pori și lipsa topirii).
Componența unei instalații pentru sudare MIG/MAG este prezentată în figura 6.4:
Fig 6.5 Instalație pentru sudare MIG/MAG
Sudare cu arc electric folosind electrod nefuzibil în mediu de gaze inerte WIG
WIG (TIG) = wolfram inert gaz (tungsten inert gaz)
Principiul procedeului WIG constă în formarea unui arc electric între un electrod nefuzibil din wolfram și metalul de sudat. Arcul electric, electrodul de wolfram și baia de metal topit sunt protejate de un gaz inert.
Fig 6.6 Principiul de sudare WIG (TIG)
Pentru realizarea cusăturii, în spațiul arcului se introduce din lateral manual sau mecanizat, metal de adaos sub formă de sârmă. La sudurile pe muchie și cu margini răsfrânte, procedeul se aplică fără material de adaos.
În tabelul următor se indică domeniile de valori ale parametrilor regimului de sudare:
Tabel 6.4
Avantaje:
– se sudează orice metal sau aliaj, obținându-se cusături cu grad ridicat de puritate;
– arcul și baia de sudură sunt vizibile și astfel sudorul poate controla procesul;
– nu se produc stropiri și nici împroșcări de metal;
– se poate suda în orice poziție;
– nu rezultă zgură, deci nu există posibilitatea introducerii de incluziuni nemetalice în cusătură;
– datorită gazului inert nu se produc modificări chimice în metalele și aliajele sudate;
– se realizează suduri de mare finețe începând de la grosimi ale tablelor de 0, 3mm.
Dezavantaje:
– este un procedeu manual și ca urmare calitatea sudurii depinde mult de îndemânarea sudorului pentru realizarea mișcărilor pistolet sârmă și dozării materialului de adaos în raport cu forma îmbinării;
– vitezele mici de sudare duc la o productivitate scăzută;
– la materialele cu grosimi mai mari de 6mm, se folosește numai pentru realizarea stratului de rădăcină urmând ca celelalte straturi să fie depuse printr-un procedeu mai productiv
Componența unui sistem de sudare WIG (fig.6.6) este următoarea:
-Sursă de sudare;-Sistem de răcire;-Circuit de sudare exterior (pistoletul de sudare și cleștele de prindere la masă);-Panou de monitorizare, comandă și control;-Circuit de comandă extern;-Butelie de gaz dotată cu regulator de presiune și debitmetru de gaz
Fig 6.7 Sistem de sudare WIG
Schema de principiu a unui sistem de sudare WIG este prezentată în figura 6.7.
Fig 6.8 Schema de principiu a sistemului de sudare WIG
I – etaj de alimentare cu gaz de protecție; II – etaj de răcire cu apă curentă; III – unitate centrală;
IV – element de legătură;V – unitate operativă
Sudare sub strat de flux (SF)
La sudare sub strat de flux, arcul electric se formează între materialul de baza și cel de adaos, sub forma de sârma electrod,sub un strat de flux granular.După solidificarea și răcirea metalului topit se obține cusătura.
Fig 6.9 Schema procedeului de sudare sub strat de flux
1. metal de bază; 2. sârmă electrod; 3. strat de flux; 4. spațiu ardere arc (atmosferă gazoasă); 5. baie lichidă; 6. metal în curs de solidificare; 7. zgură în curs de solidificare; 8. cusătură finită; 9. zgură solidificată; 10. patină contact curent; 11. role de antrenare; 12. sursă de curent.
Antrenarea sârmei electrod în zona de topire se face cu ajutorul unor role acționate de un motor electric.Fluxul se dispune într-un buncăr în apropierea sârmei electrod pe direcția de sudare. Procesul de sudare se poate realiza:
semiautomat – sârma se deplasează mecanic cu o viteza impusa de role de antrenare iar deplasarea de-a lungul rostului se face manual de către sudor;
Procedeul de sudare semiautomat se utilizează pentru cusături scurte, contururi curbe și spatii inaccesibile pentru tractoarele de sudura.
automat – mișcarea sârmei și deplasarea de-a lungul rostului se realizează mecanic.
Sudarea automata se folosește pentru cusături lungi, drepte sau circulare.Pentru realizarea cusăturilor circulare la corpurile tubulare, acestea executa o mișcare de rotație, în timp ce corpul de sudare are o poziție fixă.
Avantaje:
– fluxul realizează o buna protecție fata de acțiunea gazelor din mediul înconjurător și favorizează formarea unei cusături compacte și aspectuoase;
– se poate lucra cu densități mari de curent, ceea ce permite obținerea unei bune pătrunderi;
– viteza de topire mare, pierderi mici de căldura, productivitate mărită;
– cordoanele de sudura au un aspect estetic și caracteristici de rezistenta bune;
– posibilitatea realizării unei game largi de îmbinări fără prelucrarea marginilor;
– cantitate redusa de fum și gaze degajate în procesul de sudare.
Dezavantaje:
-sudarea se face numai în poziție orizontală, respectiv suduri de colț;
-se pot suda eficient numai cusături drepte sau circulare a căror lungime este mai mare de 1m.
În tabelul următor se indică domeniile de valori ale parametrilor regimului de sudare:
Tabel 6.5
Sistemul de sudare sub strat de flux
a.
Fig 6.10 a. Instalație pentru sudarea semiautomată sub strat de flux- schema principială
b.
Fig 6.11 b. Instalație pentru sudarea semiautomată sub strat de flux- simbolizare tridimensională
1- sursa de sudare; 2- cutia de distribuție cu aparatajul de control; 3- mecanismul de avans al sârmei electrod; 4- tambur cu sârma electrod; 5- cap de sudare cu pâlnia pentru de flux; 6- tub flexibil.
Fig 6.12 Tractor de sudare pentru sudarea sub strat de flux
Analiza specificității proiectării tehnologiilor de asamblare prin sudare a recipientului
Recipientele sub presiune sunt structuri sudate a căror exploatare implică riscuri crescute de explozie. Din acest motiv tehnologiile de asamblare prin sudare trebuie să urmărească o serie de recomandări specifice, atât în cazul sudării recipientului propriu-zis cât și a racordurilor acestuia.
Sudarea mantalei recipientului
Indiferent de procedeul de sudare utilizat toate îmbinările vor fi realizate cu pătrundere completă.
Se va evita proiectarea asamblării virolelor astfel încât sudurile longitudinale de închidere a virolelor să fie în prelungire (fig. 7.1a); axele sudurilor longitudinale se vor găsi la cel puțin 300 mm (circumferențial) una de cealaltă (fig. 7.1b). Motivația acestei recomandări este evitarea concentrărilor de tensiuni specifice intersecției a 3 suduri (cele longitudinale și cea de asamblare circumferențială).
Sudarea se va realiza mecanizat pentru a se diminua influența factorului uman.
Înainte de sudare se vor curăța la luciu metalic tablele implicate în realizarea îmbinărilor și se vor executa rosturile specificate de tehnologia de sudare.
Fig 7.1 Poziționarea sudurilor pe manta
a) greșit b) corect
Sudarea racordurilor
Racordurile sunt elemente constructive atașate recipientului în vederea conectării instalațiilor interioare cu cele exterioare.
Îmbinările dintre racorduri și învelișul recipientului sunt îmbinări în colț între o țeavă și un perete cu o rază de curbură mare.
Soluția constructiv-tehnologică aleasă pentru realizarea îmbinărilor dintre racorduri și recipient trebuie să asigure:
Continuitatea liniilor de forță în îmbinarea sudată și reducerea concentratorilor de tensiune
Dimensionarea corespunzătoare a îmbinărilor sudate
Alegerea unui procedeu de sudare care să fie facil de utilizat în cazul aplicației respective
Asigurarea unei pătrunderi complete la rădăcină
Posibilitatea aplicării unui control eficient.
Rosturile utilizate la sudarea racordurilor sunt prezentate în tabelul 7.1:
Sudarea flanșelor
Flanșele utilizate la racorduri pot fi de două feluri:
flanșe cu gât
flanșe plate.
Flanșele cu gât, realizate prin forjare, se sudează cu mantaua racordului, printr-o îmbinare cap la cap. Această îmbinare nu ridică probleme de sudură deosebite.
Flanșele plate se îmbină printr-una din soluțiile din tabelul 7.2.
Defectele cel mai des întâlnite la sudarea flanșelor sunt:
Incluziunile de zgură
Nepătrunderile
Fisurile
Deformațiile excesive
Tabel 7.1
Tabel 7.2
Pentru evitarea deformațiilor flanșa trebuie sudată alternativ, pe o parte și pe alta a flanșei.
Sudura se execută în același mod / aceeași ordine ca și sudurile longitudinale.
Fisurile pot apărea atât după primul strat de sudură cât și după răcirea completă a subansamblului. Pentru prevenirea fisurărilor este necesar a se lua următoarele măsuri:
Preîncălzirea în timpul operației de sudare
Sudura să se execute fără răcire intermediară de la începutul până la sfârșitul operației de sudare.
Pentru sudarea flanșelor se recomandă utilizarea unor materiale de adaos care să asigure bune caracteristici mecanice (electrozi cu înveliș bazic, sârmă tubulară cu flux bazic pentru sudarea MAG, fluxuri bazice pentru sudarea sub strat de flux).
Sudarea elementelor interioare din recipient
Sudarea elementelor interioare din recipient impune o serie de măsuri care în final trebuie să conducă la evitarea deformațiilor recipientului. Încă din faza de proiectare trebuie avut în vedere că metalul depus trebuie să fie repartizat uniform față de axele de simetrie.
Sudarea suporților de rigidizare se va face conform figurii 7.2
Fig 7.2 Ordinea de sudare a inelelor interioare
În general rigidizările se confecționează din corniere sau din segmenți de tablă și se sudează pe manta, printr-o cusătură în colț bilaterală. La sudarea acestei cusături trebuie avut în vedere următoarele:
Ultimul rând de sudură să nu vină în contact cu mantaua recipientului
Să se evite arsurile marginale pe manta
Să se realizeze sudura pe cât posibil în poziție orizontală
Sudura să se execute concomitent sau alternativ pe porțiuni scurte, pe o parte și pe alta a suportului
Dacă sunt mai mulți suporți sudura nu trebuie să se execute pe o singură zonă a generatoarei recipientului, deoarece în această zonă poate apărea o ovalitate mare în secțiunea transversală sau o săgeată mare pe generatoare
Sudura trebuie depusă simetric față de axa de simetrie în ordinea indicată.
Sudarea gurilor de vizitare
Dacă gurile de vizitare sunt poziționate asimetric față de axa recipientului, atunci pot apărea deformații ale învelișului acestuia (fig. 7.3).
Fig 7.3 Deformații posibile la sudarea gurilor de vizitare
Deformațiile cele mai mari apar la recipientele cu diametru mai mic de 1500 mm.
Măsurile posibil a fi luate pentru reducerea acestor deformații sunt:
Asigurarea unei contrasăgeți la asamblarea recipientului
Fig 7.4 Contrasăgeată pentru diminuarea deformațiilor
Rigidizarea recipientului la interior, în dreptul gurilor de rigidizare
Rigidizarea racordurilor cu o grindă solidarizată cu flanșele racordurilor.
Sudarea schimbătoarelor de căldură
Schimbătoarele de căldură (dacă există) sunt supuse la variații de temperatură, presiuni ridicate și la acțiunea mediilor corozive.
O mare importanță trebuie acordată sudării țevilor în placa tubulară. Aceste îmbinări sunt foarte solicitate în exploatare, iar sudarea lor creează unele dificultăți constructorului.
Recomandări privind îmbinarea țevilor în placa tubulară sunt prezentate în tabelul 7.3.
Fig 7.5 Poziționarea schimbătoarelor de căldură (dacă există)
Cele mai frecvente defecte care apar la sudarea țevilor în placa tubulară sunt:
Neetanșeitatea cusăturii datorită eventualelor fisuri sau pori
Ruperea țevii în spatele plăcii tubulare sau în zona sudurii.
Probleme mai serioase apar când țevile au pereți subțiri (1.5-2.5 mm). Realizarea unei îmbinări între o astfel de țeavă și placa tubulară necesită o tehnologie care să asigure un control crescut al energiei liniare introduse în piese.
Înaintea sudării se va asigura o curățenie deosebită a zonei de îmbinare. Oxizi, grăsimi, alte impurități, totul trebuie îndepărtat, uneori fiind necesară curățarea la luciu metalic.
Sudarea se poate realiza prin procedeele manual cu electrod învelit, MIG sau WIG, cea mai modernă variantă fiind sudarea WIG orbital.
Placa tubulară are o grosime mult mai mare decât țevile cu care este sudată. Din acest motiv încălzirea în timpul sudării este neuniformă. Rezolvarea acestei probleme este posibilă prin preîncălzirea plăcii tubulare.
Tabel 7.3
Montarea și exploatare recipientelor sub presiune
Montarea, proba și punerea în funcțiune a recipientelor sub presiune
Executate în strictă conformitate cu instrucțiunile tehnice elaborate de întreprinderea constructoare, în baza prevederilor normelor ISCIR, lucrările de montare în instalație a recipientelor sub presiune se desfășoară potrivit proiectelor de montaj care trebuie să precizeze :
– amplasamentul recipientului în cadrul instalației ;
– sistemele de sprijinire și fixare ;
– echipamente anexe ;
– sisteme de protecție și siguranță.
Recipientele stabile sub presiune se instalează astfel încât să se poată efectua, în bune condiții, deservirea, curățirea părților interioare și exterioare, repararea și verificarea lor ; toate recipientele sub presiune vor fi prevăzute cu placă de timbru, montată la loc vizibil .
Recipientele sub presiune se prevăd, după caz, cu scări și platforme care asigură buna deservire, repararea și verificarea lor.
Suprafețele exterioare se protejează, încă de la montaj, contra coroziunii atmosferice sau a mediului în care acestea lucrează. Recipientele sub presiune se instalează astfel încât să nu fie posibilă răsturnarea lor.
Montajul propriu-zis al recipientului constă în ridicarea,centrarea și fixarea acestuia pe fundație. După efectuarea operațiilor de control se face fixarea definitivă a recipientului, prin șuruburile de ancorare și suporturile acestuia.
Tehnica securității muncii privind instalațiile mecanice sub presiune
La proiectarea instalațiilor mecanice sub presiune se vor prevede dispozitivele de siguranță și aparatele de măsură și control necesare, care să permită exploatarea acestor instalații în condiții de securitate a muncii.
Materialele folosite pentru construirea și repararea elementelor instalațiilor mecanice sub presiune vor corespunde, în privința condițiilor tehnice, regulilor pentru verificarea calității, marcării și livrării, instrucțiunilor tehnice ale Inspecției pentru cazane, recipiente sub presiune și instalații de ridicat, precum și standardelor de stat în vigoare.
Procesele tehnologice, inclusiv operațiile de control ce trebuie respectate la construirea și repararea instalațiilor mecanice sub presiune, vor fi prevăzute în proiectele respective.
Conductele îmbinate cu flanșe, prin care se transportă lichide sub presiune ce pot provoca arsuri, vor fi prevăzute cu manșoane de protecție.
Condițiile de amplasare a instalațiilor mecanice sub presiune vor ține cont de condițiile de prevenire a incendiilor.
Proba de presiune la încercare, conform documentelor de execuție, se va face după construire, reparare, periodic la scadențe și ori de câte ori condițiile de securitate impun efectuarea acestei operații.
Exploatarea instalațiilor mecanice sub presiune se va face în conformitate cu instrucțiunile întocmite de beneficiar și proiectant, cu respectarea normelor tehnice ISCIR.
Concluzii
Bibliogragfie
Pavel A. – Elemente de inginerie mecanica (pentru petrochimie),Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1981
Pavel A., s.a. – Siguranta in functionare a utilajelor petrochimice, vol. II si III, Editura Tehnica, Bucuresti, 1987 si 1988
Voicu, I. – Utilajul industriei chimice și petrochimice, vol. 1; 2, IPG, Ploiesti, 1986.
Pavel A., Voicu I., Nicolae V., Dumitru Gh. – Inginerie mecanica in petrochimie, vol. I si II, Editura Universitatii din Ploiesti, Ploiesti, 2001
Gheorghe Iordache s.a. – Utilaje pentru industria chimica si petrochimica, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982
G.Zgură,D.Răileanu – „Tehnologia sudării prin topire“ – Editura Didactică și Pedagogică, București, 1983.
Mircea Burcă, Stelian Negoițescu – „Sudarea MIG-MAG“ – Editura SUDURA, Timișoara, 2002.
V. Miclosi, F. Andreescu, V.Lupu – Echipamente pentru sudare, Ed. Did. Si Ped., Bucuresti 1984
.***Culegere de STAS-uri, vol. 1 – Vase si recipiente sub presiune si vol. 2 – Metale
.***PT C4-2004–Prescripții tehnice pentru proiectarea, execuția, instalarea, exploatarea, repararea și verificarea recipientelor metalice stabile sub presiune
.***http://www.yumpu.com/ro/document/view/14869210/c4-2-2003-ghid-pentru-proiectareaconstruireamontarea-e-formule/81
.***http://biblioteca.regielive.ro/proiecte/mecanica/proiectarea-unui-rezervor-orizontal-135238.html
.***http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/Recipiente-si-rezervoare-sub-p33263.php
Opis
Lista figurilor din conținutul lucrării
Fig 1.1 Recipiente cilindrice orizontale și verticale 5
Fig 1.2 Recipiente sferice 5
Fig 1.3 Elementele componente ale unui recipient cilindric orizontal 7
Fig 1.4 Tipuri de funduri bombate 8
Fig 1.5 Suporturile de tip șa pentru rezemarea recipientelor cilindrice orizontale 9
Fig 1.6 Flanșe de tip integral 10
Fig 1.7 Flanșe de tip liber: 10
Fig 1.8 Flanșe de tip opțional 11
Fig 1.9 Racorduri 11
Fig 1.10 Guri de vizitare 13
Fig 1.11 Schema dispozitivului de amestecare 14
Fig 1.12 Schema posibilităților de încălzire a aparatelor 15
Fig 1.13 Schema posibilităților de răcire a aparatelor 16
Fig 3.1 Dimensiunile constructive ale fundului recipientului 25
Fig 3.2 Dimensiunile constructive ale mantalei recipientului 25
Fig 3.3 Trasarea fundului de forma elipsoidala 29
Fig 4.1 Schița modelului de calcul de consolidare al orificiilor – Metoda A.S.M.E. 38
Fig 4.2 Distanța între două orificii 46
Fig 5.1 Flanșă cu gât pentru sudare 50
Fig 5.2 Flanșă în formă PA1 – cu suprafața de etanșare cu prag 50
Fig 5.3 Flanșă în formă PA2 – cu suprafața de etanșare cu adâncitură. 50
Fig 5.4 Garnitură de etanșare (varianta B) 51
Fig 5.5 Diametrul de fund al filetului 55
Fig 5.6 Caracteristicile dimensionale ale garniturii de etanșare. 55
Fig 5.7 Calculul conform ISCIR C4 – 90 56
Fig 5.8 Acțiunile locale 56
Fig 5.9 Lățimea eficace de calcul b < B. 57
Fig 5.10 Forțele care acționează asupra îmbinării 59
Fig 6.1 Tipuri de sudare 62
Fig 6.2 Principiul procedeului sudare manuală cu arc electric si electrozi înveliți 62
Fig 6.3 Sistem de sudare cu electrod învelit 64
Fig 6.4 Sudarea în mediu de gaz protector MIG – MAG 64
Fig 6.5 Instalație pentru sudare MIG/MAG 66
Fig 6.6 Principiul de sudare WIG (TIG) 66
Fig 6.7 Sistem de sudare WIG 68
Fig 6.8 Schema de principiu a sistemului de sudare WIG 68
Fig 6.9 Schema procedeului de sudare sub strat de flux 69
Fig 6.10 a. Instalație pentru sudarea semiautomată sub strat de flux- schema principială 70
Fig 6.11 b. Instalație pentru sudarea semiautomată sub strat de flux- simbolizare tridimensională 71
Fig 6.12 Tractor de sudare pentru sudarea sub strat de flux 71
Fig 7.1 Poziționarea sudurilor pe manta 72
Fig 7.2 Ordinea de sudare a inelelor interioare 76
Fig 7.3 Deformații posibile la sudarea gurilor de vizitare 77
Fig 7.4 Contrasăgeată pentru diminuarea deformațiilor 77
Fig 7.5 Poziționarea schimbătoarelor de căldură (dacă există) 78
Lista tabelelor din conținutul lucrării
Tabel 1.1 12
Tabel 2.1 19
Tabel 2.2 20
Tabel 2.3 21
Tabel 2.4 21
Tabel 2.5 22
Tabel 2.6 22
Tabel 6.1 63
Tabel 6.3 65
Tabel 6.4 67
Tabel 6.5 70
Tabel 7.1 74
Tabel 7.2 75
Tabel 7.3 79
Anexe
Anexa 1
Însușirea prevederilor standardelor EN, ISO și a prevederilor IAB, referitoare la calificarea personalului sudor în activitatea de sudare, este absolut obligatorie pentru personalul ce activează în domeniu. Familiarizarea cu aceste noțiuni trebuie începută încă din perioada de formare-specializare a studenților din anii terminali. Standardele de calificare a sudorilor pentru sudarea prin topire a diferitelor materiale de bază sunt:
EN 287 – 1/A2: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 1: Oțeluri;
EN ISO 9606 – 2: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 2: Aluminiu și aliaje din aluminiu;
EN ISO 9606 – 3: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 3: Cupru și aliaje din cupru;
EN ISO 9606 – 2: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 2: Aluminiu și aliaje din aluminiu;
EN ISO 9606 – 3: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 3: Cupru și aliaje din cupru;
EN ISO 9606 – 4: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 4: Nichel și aliaje de nichel.
Tabelul 1.1. Exemple de notare a calificării sudorilor, conform EN 287-1
unde:
1 – este procedeu de sudare;
2 – tipul produselor;
3 – tipul îmbinării;
4 – grupa de materiale;
5 – materiale consumabile;
6 – grosimea materialului probei;
7 – diametrul probei;
8 – poziția de sudare;
9 – 10 – detalii privind sudarea
Grupurile de cifre reprezentând procedeele de sudare, conform EN ISO 4063 sunt indicate în tabelul 2.
Grupele de materiale cu indicarea domeniului de calificare, pentru materialele de bază, cu descrierea aferentă, conform EN 287-1, sunt date în tabelul 3.
Tabelul 1.2. Simbolizare procedee de sudare
Tabelul 1.3. Grupe de materiale și domenii de calificare pe materiale de bază utilizate în construcții sudate
Notările materialelor de adaos (simbolizările) conform aceluiași standard sunt date în tabelul 4,iar domeniul de calificare pentru materialele de adaos este dat în tabelul 5.
Tabelul 1.4. Notare/simbolizare materiale de adaos
Tabelul 1.5. Poziții de sudare (EN ISO 6947)
Tabelul 1.6. Notare/simbolizare detalii sudare
1. ***: Colecția de standarde comentate, Ed. Sudura, Timișoara, 2001-2006.
2. ***: Colecția de reviste SUDURA ASR, Ed. Sudura, Timișoara, 2005-2007.
Anexa 2
Reprezentarea sudurilor pe desene tehnice
Îmbinările sudate sunt reprezentate pe desene tehnice prin cusăturile care trebuie să fie obținute, indicând forma și dimensiunile rosturilor, precum și o serie de date tehnologice de sudare. In prezent sudurile sunt indicate pe desene tehnice conform standardului de stat nr. SR 735/1-87
Conform standardului de mai sus, reprezentarea sudurilor poate să fie:detailată sau convențională
Reprezentarea detailată- constă în desenarea cusăturilor sudate în vederea de sus, sau în secțiune perpendiculară pe cusătură
Fig.2,1 Reprezentarea detailată a îmbinărilor sudate. Fig.2.2 Reprezentarea convențională detailată a îmbinărilor sudate.
Reprezentarea convențională- este o reprezentare simplificată, la care îmbinarea sudată atât în vederea de sus, cât și în secțiune transversală, Cusătura este însoțită de o serie de linii și simboluri, după cum urmează:
-linia de indicație; -linia de referință;-simboluri de bază;-simboluri suplimentare;-cotele dimensiunilor rostului;-indicații suplimentare.
Tabelul 2.1. Simbolurile de bază ale îmbinărilor și rosturilor de sudare.
Tabelul 2.1. Înscrierea cotelor îmbinărilor sudate
Fig.2.3 Poziții de sudare pentru table
Fig.2.3 Poziții de sudare pentru țevi
Anexa 3
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Recipient-Cisternă 95mc
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*:
Detalii de sudare
HEFTUIREA : 135, sarma G3Si1, Ø 1,2 mm, Is= 130±10A; Ua= 20±1V. Hefturile se polizeaza inainte ca palpatorul sa ajunga in dreptul lor
Se admite o abatere de aliniere a tablelor de max. 1,0 mm, cf. SR EN 25817
Abaterea de la coaxialitate a sudurilor in secțiune transversală este de max. 2 mm
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*:
Detalii de sudare
HEFTUIREA : 135, sarma G3Si1, Ø 1,2 mm, Is= 130±10A; Ua= 20±1V. Hefturile se polizeaza inainte ca palpatorul sa ajunga in dreptul lor
Se admite o abatere de aliniere a tablelor de max. 0,7 mm, cf. SR EN 25817
Abaterea de la coaxialitate a sudurilor in sectiune transversala este de max. 2 mm
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Inel rigidizare-Cisternă 95 mc
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*:
Detalii de sudare
Heftuirea : procedeul 135-MAG, sarma G3Si1, Ø 1,2 mm ; Is= 130±10A; Ua= 20±1V
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare –Cisternă 95 mc
Aripa de fixare
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*:
Detalii de sudare
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Tălpi T-uri și inele Cisternă 95mc
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*:
Detalii de sudare
Heftuirea se face prin procedeul MAG- 135 ; hefturile vor fi a2,5◣, lungime 50-60 mm, distanta dintre ele 200-300 mm
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*
Detalii de sudare
Heftuirea se face prin procedeul MAG- 135 ; hefturile vor fi a2,5◣, lungime 50-60 mm, distanta dintre ele 200-300 mm
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Bosaje pe recipient-Cisternă 95 mc
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*
Detalii de sudare
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Capac dom-Cisternă 95 mc
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Virolă-Cisternă 95 mc
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Tronson Inele-Cisternă 95 mc
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Racord-Cisternă 95 mc
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Stuț cu flanșă bloc DN 150-Cisternă 95 mc
Anexa 4
PLAN DE CONTROL
PENTRU FABRICAȚIE Vagon Cisternă
ListĂ de abrevieri:
CP – Calitate Proces
CF – Calitate Furnizori
AC – Autocontrol
DS – Departament Sudura
5. PM – Punct de monitorizare
6. TUV – Organ de recepție
Bibliogragfie
Pavel A. – Elemente de inginerie mecanica (pentru petrochimie),Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1981
Pavel A., s.a. – Siguranta in functionare a utilajelor petrochimice, vol. II si III, Editura Tehnica, Bucuresti, 1987 si 1988
Voicu, I. – Utilajul industriei chimice și petrochimice, vol. 1; 2, IPG, Ploiesti, 1986.
Pavel A., Voicu I., Nicolae V., Dumitru Gh. – Inginerie mecanica in petrochimie, vol. I si II, Editura Universitatii din Ploiesti, Ploiesti, 2001
Gheorghe Iordache s.a. – Utilaje pentru industria chimica si petrochimica, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982
G.Zgură,D.Răileanu – „Tehnologia sudării prin topire“ – Editura Didactică și Pedagogică, București, 1983.
Mircea Burcă, Stelian Negoițescu – „Sudarea MIG-MAG“ – Editura SUDURA, Timișoara, 2002.
V. Miclosi, F. Andreescu, V.Lupu – Echipamente pentru sudare, Ed. Did. Si Ped., Bucuresti 1984
.***Culegere de STAS-uri, vol. 1 – Vase si recipiente sub presiune si vol. 2 – Metale
.***PT C4-2004–Prescripții tehnice pentru proiectarea, execuția, instalarea, exploatarea, repararea și verificarea recipientelor metalice stabile sub presiune
.***http://www.yumpu.com/ro/document/view/14869210/c4-2-2003-ghid-pentru-proiectareaconstruireamontarea-e-formule/81
.***http://biblioteca.regielive.ro/proiecte/mecanica/proiectarea-unui-rezervor-orizontal-135238.html
.***http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/Recipiente-si-rezervoare-sub-p33263.php
Anexe
Anexa 1
Însușirea prevederilor standardelor EN, ISO și a prevederilor IAB, referitoare la calificarea personalului sudor în activitatea de sudare, este absolut obligatorie pentru personalul ce activează în domeniu. Familiarizarea cu aceste noțiuni trebuie începută încă din perioada de formare-specializare a studenților din anii terminali. Standardele de calificare a sudorilor pentru sudarea prin topire a diferitelor materiale de bază sunt:
EN 287 – 1/A2: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 1: Oțeluri;
EN ISO 9606 – 2: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 2: Aluminiu și aliaje din aluminiu;
EN ISO 9606 – 3: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 3: Cupru și aliaje din cupru;
EN ISO 9606 – 2: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 2: Aluminiu și aliaje din aluminiu;
EN ISO 9606 – 3: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 3: Cupru și aliaje din cupru;
EN ISO 9606 – 4: Calificarea sudorilor. Sudarea prin topire. Partea 4: Nichel și aliaje de nichel.
Tabelul 1.1. Exemple de notare a calificării sudorilor, conform EN 287-1
unde:
1 – este procedeu de sudare;
2 – tipul produselor;
3 – tipul îmbinării;
4 – grupa de materiale;
5 – materiale consumabile;
6 – grosimea materialului probei;
7 – diametrul probei;
8 – poziția de sudare;
9 – 10 – detalii privind sudarea
Grupurile de cifre reprezentând procedeele de sudare, conform EN ISO 4063 sunt indicate în tabelul 2.
Grupele de materiale cu indicarea domeniului de calificare, pentru materialele de bază, cu descrierea aferentă, conform EN 287-1, sunt date în tabelul 3.
Tabelul 1.2. Simbolizare procedee de sudare
Tabelul 1.3. Grupe de materiale și domenii de calificare pe materiale de bază utilizate în construcții sudate
Notările materialelor de adaos (simbolizările) conform aceluiași standard sunt date în tabelul 4,iar domeniul de calificare pentru materialele de adaos este dat în tabelul 5.
Tabelul 1.4. Notare/simbolizare materiale de adaos
Tabelul 1.5. Poziții de sudare (EN ISO 6947)
Tabelul 1.6. Notare/simbolizare detalii sudare
1. ***: Colecția de standarde comentate, Ed. Sudura, Timișoara, 2001-2006.
2. ***: Colecția de reviste SUDURA ASR, Ed. Sudura, Timișoara, 2005-2007.
Anexa 2
Reprezentarea sudurilor pe desene tehnice
Îmbinările sudate sunt reprezentate pe desene tehnice prin cusăturile care trebuie să fie obținute, indicând forma și dimensiunile rosturilor, precum și o serie de date tehnologice de sudare. In prezent sudurile sunt indicate pe desene tehnice conform standardului de stat nr. SR 735/1-87
Conform standardului de mai sus, reprezentarea sudurilor poate să fie:detailată sau convențională
Reprezentarea detailată- constă în desenarea cusăturilor sudate în vederea de sus, sau în secțiune perpendiculară pe cusătură
Fig.2,1 Reprezentarea detailată a îmbinărilor sudate. Fig.2.2 Reprezentarea convențională detailată a îmbinărilor sudate.
Reprezentarea convențională- este o reprezentare simplificată, la care îmbinarea sudată atât în vederea de sus, cât și în secțiune transversală, Cusătura este însoțită de o serie de linii și simboluri, după cum urmează:
-linia de indicație; -linia de referință;-simboluri de bază;-simboluri suplimentare;-cotele dimensiunilor rostului;-indicații suplimentare.
Tabelul 2.1. Simbolurile de bază ale îmbinărilor și rosturilor de sudare.
Tabelul 2.1. Înscrierea cotelor îmbinărilor sudate
Fig.2.3 Poziții de sudare pentru table
Fig.2.3 Poziții de sudare pentru țevi
Anexa 3
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Recipient-Cisternă 95mc
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*:
Detalii de sudare
HEFTUIREA : 135, sarma G3Si1, Ø 1,2 mm, Is= 130±10A; Ua= 20±1V. Hefturile se polizeaza inainte ca palpatorul sa ajunga in dreptul lor
Se admite o abatere de aliniere a tablelor de max. 1,0 mm, cf. SR EN 25817
Abaterea de la coaxialitate a sudurilor in secțiune transversală este de max. 2 mm
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*:
Detalii de sudare
HEFTUIREA : 135, sarma G3Si1, Ø 1,2 mm, Is= 130±10A; Ua= 20±1V. Hefturile se polizeaza inainte ca palpatorul sa ajunga in dreptul lor
Se admite o abatere de aliniere a tablelor de max. 0,7 mm, cf. SR EN 25817
Abaterea de la coaxialitate a sudurilor in sectiune transversala este de max. 2 mm
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Inel rigidizare-Cisternă 95 mc
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*:
Detalii de sudare
Heftuirea : procedeul 135-MAG, sarma G3Si1, Ø 1,2 mm ; Is= 130±10A; Ua= 20±1V
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare –Cisternă 95 mc
Aripa de fixare
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*:
Detalii de sudare
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Tălpi T-uri și inele Cisternă 95mc
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*:
Detalii de sudare
Heftuirea se face prin procedeul MAG- 135 ; hefturile vor fi a2,5◣, lungime 50-60 mm, distanta dintre ele 200-300 mm
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*
Detalii de sudare
Heftuirea se face prin procedeul MAG- 135 ; hefturile vor fi a2,5◣, lungime 50-60 mm, distanta dintre ele 200-300 mm
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Bosaje pe recipient-Cisternă 95 mc
Detalii de pregătire a sudurii (schiță)*
Detalii de sudare
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Capac dom-Cisternă 95 mc
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Virolă-Cisternă 95 mc
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Tronson Inele-Cisternă 95 mc
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Racord-Cisternă 95 mc
Specificația Procedurii de Sudare (WPS)
Plan Sudare
Stuț cu flanșă bloc DN 150-Cisternă 95 mc
Anexa 4
PLAN DE CONTROL
PENTRU FABRICAȚIE Vagon Cisternă
ListĂ de abrevieri:
CP – Calitate Proces
CF – Calitate Furnizori
AC – Autocontrol
DS – Departament Sudura
5. PM – Punct de monitorizare
6. TUV – Organ de recepție
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Proiectarea Tehnologiei de Asamblare Prin Sudare a Unei Cisterne Pentru Transportul Produselor Petroliere (ID: 163157)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.