TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÌNH CHỨA KHÍ NITO NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MAU

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về sản phẩm Bình chứa khí chất lỏng được thấy rất nhiều trong thực tế như bình chứa khí nén khí công nghiệp và chứa đầu nước... thực tế ta có thể nhìn thấy các sản phẩm của bình chứa như các hình dưới đây Hình 1.1 Các ứng dụng và sử dụng trong thức tế của bình chứa khí Sản phẩm của chúng ta tạo ra cũng là để chứa khí, nó được sử dụng cụ thể là chứa khí nito phục vụ trong công việc sản xuất phân bón đạm trong nhà máy đạm Cà Mau. Sản phẩm tạo ra phải phù hợp với điều kiện làm việc đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Độ an toàn khi sử dụng, hoạt động tốt trong thời gian dài mà không có sai hỏng, sản phẩm tạo ra không khuyết tật hay bị lỗi, giá thành phải phù hợp với giây truyền đầu tư và sản suất sản phầm (phân bón) Trang 1 Dưới đây là hình ảnh cụ thể về sản phẩm mà chúng ta cần chế tạo

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÌNH CHỨA KHÍ NITO NHÀ MÁY ĐẠM

Hình 1.1 Các ứng dụng và sử dụng trong thức tế của bình chứa khí

Sản phẩm của chúng ta tạo ra cũng là để chứa khí, nó được sử dụngcụ thể là chứa khí nito phục vụ trong công việc sản xuất phân bón đạmtrong nhà máy đạm Cà Mau

Sản phẩm tạo ra phải phù hợp với điều kiện làm việc đáp ứng được nhu cầu sử dụng Độ an toàn khi sử dụng, hoạt động tốt trong thời giandài mà không có sai hỏng, sản phẩm tạo ra không khuyết tật hay bị lỗi,giá thành phải phù hợp với giây truyền đầu tư và sản suất sản phầm (phân bón)

Trang 2

Dưới đây là hình ảnh cụ thể về sản phẩm mà chúng ta cần chế tạo

Hình 1.2 Bình chứa khí nito nhà máy đạm Cà Mau

Bình chứa khí có tổng chiều cao (chỉ tính cho thân binh) là 8000mm và đường kính thân là 2000mm Được lắp dặt kiểu đứng trong quá trình sửdụng và làm việc Bình được thiết kế chịu được áp suất là p = 15atm =15.9,81.104 N/m2 = 15.9,81.10-2 N/mm2

Trang 3

1.2 Phân tích kết cấu và các vấn đề cần sử lý trong quá trình chế tạo

1.2.1 Xác định các vấn đề yêu cầu của sản phẩm:

Sản phẩm là dạng bình chứa khí chất lỏng được nêu ở mục 1.1 Đảm bảo cấc yêu cầu của sản phẩm (sử dụng được không sai hỏng và độ bền sản phẩm thời gian sử dụng lâu dài )

Sản phẩm tạo ra phải đủ các yêu cầu sử dụng trong quá tình làm việc (lắp giáp các thiết bị phụ kèm theo như ống dần van khí và đồ hồ

đo áp suất)

Khi chế tạo cần đảm bảo các yêu cầu về mối hàn kín khít ko nứt rỗ Tránh gây ứng suất dư quá lớn trong quá trình hàn

Đảm bảo đầy đủ các chi tiết cần thiết khi sử dụng

Các yêu cầu kỹ thuật khác của sản phẩm

1.2.2 phân tích các kết cấu của chi tiết

Sản phẩm được chế tạo có dạng như hình vẽ dưới và được chia làm các chi tiết kết cấu sau:

Chi tiết số 1 : Bán cầu trên gồm 1 chi tiết

Chi tiết số 2 : Thân bình phía trên gồm 2 chi tiết

Chi tiết số 3 : Thân bình phía dưới gồm 1 chi tiết

Chi tiết số 4 : bán cầu phía dưới gồm 1 chi tiết

Các kích thước khai triển phôi của chi tiết số 1 và 4 (bán cầu trên, dưới bình) là bằng nhau

Các kích thước khai triển phôi các chi tiết số 2, 3 thân bình là bằng nhau

Trang 4

Ngoài ra còn một số chi tiết, các gá đỡ (chân bình khi đứa vào vị trí làmviệc)

Chi tiết 1

Chi tiết 2

Chi tiết 3

Chi tiết 4

Trang 5

Chi tiết số 2 : Có số lượng là 2 là phần được lắp ghép với chi tiết số một cũng bằng các mối hàn và có đủ điều kiện như chi tiết số 1

Chi tiết số 3 : thân bình dưới có số lượng là 1 cũng có kích thước giống như 2 chi tiết của chi tiết số 2 và được ghép với chi tiết số 2 bởi các mối hàn và cũng phải có đủ các yêu cầu chất lượng mối hàn như các chi tiết trên Ngoài ra chi tiết còn được chế tạo thêm các lỗ (4 lỗ, tạo vị trí lắp ghép các thiết bị kèm như van đồng đồ )

Chi tiết số 4: Có 1 chi tiết có kích thước giống như chi tiết số 1 và là chi tiết kết thúc phía dưới của bình Được lắp ghép với chi tiết số 3 cũng bởi các mối hàn và yêu cầu chất lượng cũng tương tự các mối hànlắp ghép của các chi tiết trên Ngoài ra chi tiết còn được chế tạo thêm

6 lỗ cách đều nhau theo yêu cầu lắp ghép các hệ thống kèm theo bình (ống dẫn, van )

Chi thân bình được chế tạo với chiều cao của từng chi tết là 2000mm x

3 chi tiết bán cầu trên và dưới cùng một kích thước với chiều cao là 1000mmx 2

Trang 6

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VẬT LIỆU QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG

2.1.1 Phân tích, lựa chọn vật liệu cơ bản

Bình được sử dụng để chứa khí hóa lỏng nên yêu cầu khi làm việc phải đảm bảo độ kín cao nhất

Chọn vật liệu làm bồn ngoài đảm bảo khả năng làm việc ta phải xét đến yếu tố kinh tế, vì đối với thép hợp kim có giá thành đắt hơn nhiều so với thép cacbon thường, công nghệ chế tạo phức tạp hơn, giá thành gia công đắt hơn nhiều, đòi hỏi tay nghề của thợ hàn cao

Bình chứa có dạng hình cầu nên chọn vật liệu có độ cứng hợp lý để khi uốn tròn ống được thuận lợi

Xét phần thân bình chứa khí

Do phần bán cầu có kích thước lớn nên coi như bình chịuứng suất như hình vẽ:

Trang 7

6000 0000

Hình 2.1 Thân thùng chứa khí

Ta có: ρK = ∞, ρV = a Theo phương trình Laplace ta có:

σ K

ρ K + σ V

ρ V = p δ

 σV = p a δ (1)

Trong đó: - σK: là ứng suất kinh tuyến

- σV: là ứng suất vĩ tuyến

- ρK: là bán kính kinh tuyến

- ρK : là bán kính vĩ tuyến

- 2a : là đường kính thành ống (a = 1000mm)

- δ: là chiều dày vật liệu (δ = 12mm)

- p: là áp suất trong thùng

p = 15atm = 15.9,81.104 N/m2 = 15.9,81.10-2 N/mm2Thay vào công thức (1) ta được:

Trang 8

Ta thấy ứng suất lớn nhất của chi tiết là: 184 (N/mm2).Để kết cấu làm viêc an toàn ta nhân thêm hệ số an toàn:

σmax = 1,5.153 = 229,5 N/mm2 Theo ASTM A 36/A 36M-03a ta chọn được thép (có hàm lượng các nguyên tố và cơ tính gần giống CT38 theo TCVN 1765-75), thép này không chỉ đảm bảo khả năng làm việc (vì đây là thép có hàm lượngcacbon thấp, tính hàn tốt,σ> σmax)nên sẽ đảm bảo chất lượng mối hàn từ đó đảm bảo yêu cầu về độ kín cao,dễ uốn do hàm lượng C thấp tính dẻo cao mà còn rất kinh tế được sử dụng nhiều trong chế tạo bồn bể hiện nay

2.1.2 Thành phần hóa học của vật liệu cơ bản

Thành phần hóa học của thép Carbon cho Kết cấu thép tấm

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của vật liệu

Tiêu chuẩn Loại lớp UNS

Numb er

Độ dày (mm)

Khối lượng, thành phần tỉ lệ % và

các yếu tố khác

2.1.3 Cơ tính của vật liệu cơ bản

Thuộc tính cơ học của thép Carbon cho Kết cấu thép Tấm

Bảng 2.2 Cơ tính của vật liệu

Trang 9

Tiêu chuẩn Loại, lớp

UNS Numb er

Giới hạn bền liên kết ( N/mm 2 or Mpa)

Độ bền kéo ( N/mm 2 or Mpa)

Độ giãn dài () (%)

2.1.4 Các chú ý khi hàn chủng loại vật liệu đã chọn.

 Tính toán các thông số nhạy cảm với nứt nóng:

Thông số độ nhạy cảm với nứt nóng HCS dùng để đánh giá nứt nóngthiên tích ở vùng ảnh hưởng nhiệt của thép các bon và thép hợp kim thấp (theo [2]-Tr.54)

Nhận thấy HCS lớn hơn 4 nên thép dễ bị nứt nóng

Để phòng chống nứt nóng, ngoài các biện pháp luyện kim như chọn thành phần hoá học kim loại mối hàn và loại vật liệu hàn thích hợp, còn có thể dùng các biên pháp kết cấu và chế độ hàn thuận lợi để tạo điều kiện kết tinh tốt nhất cho kim loại mối hàn.(ví dụ chọn hệ số ngấu trong khoảng 1,3-2 khi hàn dưới lớp thuốc)

 Tính toán các thông số nhạy cảm với nứt nguội:

Trang 10

Có thể dùng thử mẫu hoặc tính toán để đánh giá mức độ nhạy cảm của thép với nứt nguội Cách đánh giá đơn giản nhất là thông qua đương lượng cacbon theo cách tính của Viện Hàn Quốc tế IIW

+ Tính đương lượng cacbon tương đương (theo [2]-tr 59):

CE= C+Mn6 +Mn+ Mo+V

5 +¿+15Cu =0.25+0,46 +0,4+0+ 0

5 +0+015 =0,395

CE = 0,395 < 0,45 nên thép không bị nứt nguội

2.2 Phân tích, lựa chọn các loại quá trình hàn sẽ sử dụng để chế tạo kết cấu

2.2.1 Phân tích, lựa chọn các loại quá trình hàn sẽ sử dụng

Chất lượng của mối hàn rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của bình, quá trình vận hành và tuổi thọ của bình Chất lượng của mối hàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó loại quá trình hàn sẽ sử dụngđặc biệt quan trọng, lựa chọn quá trình hàn hợp lý không chỉ đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế (giảm nguyên công tăng năng suất )

Theo TCVN 6008-1995 Thiết bị áp lực-Mối hàn-Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp kiểm tra, tiêu chuẩn này cho phép sử dụng mọi phương pháphàn như hàn dưới lớp thuốc,hàn trong môi trường khí bảo vệ, hàn hồ

quang tay, hàn hơi để hàn các bộ phận chịu áp lực của thiết bị chịu áp lực

Với chiều dài 8,0 m, đường kính 2,0 m nếu hàn hồ quang tay thì không đảm bảo năng suất cũng như chất lượng Trên thực tế hiện nay phương pháp hàn dưới lớp thuốc được ứng dụng để hàn các kết cấu lớn và không quá phức tạp Vậy ta chọn các phương pháp hàn sau:

Trang 11

 Phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc:

Hàn dưới lớp thuốc cho năng suất hàn cao do tốc độ đắp và tốc độ hàn cao(năng suất cao hơn từ 5-10 lần hồ quang tay)

Chất lượng mối hàn cao, bề mặt trơn và đều, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, dễ tự động

Hàn được ở tư thế hàn sấp, với các đường hàn thẳng và tròn

quay

các mối hàn ở thân (nối tôn, nối thân bồn theo đường sinh và nối thân bồn với chỏm cầu) bồn áp lực thường đơn giản và dài nên ta chọn phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc cho năng suất chất lượng cao

 Các vị trí đấu nối ở cuối các đường hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn sửa chữa ta dùng phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ hoặc hàn que hàn hồ quang tay

2.2.2 Các thông số chế độ hàn chính của các quá trình hàn đã chọn

Các thông số cơ bản của hàn tự động và bán tự động ảnh hưởng chử yếu đến kích thước cơ bản và hình dạng mối hàn là:

 Cường độ dòng điện hàn: Ih

 Điện áp hàn: Uh

 Tốc độ hàn: Vh

 Đường kính điện cực: d

2.2.3 Các thông số kỹ thuật bổ sung của các quá trình hàn đã chọn

Các thông số kỹ thuật bổ sung của các quá trình hàn bao gồm: Hệ số ngấu, năng lượng đường, mật độ dòng điện trong điện cực, kích thước bép tiếp điện

2.2.4 Các kỹ thuật hàn của các quá trình hàn đã chọn

-Khi hàn tự động tấm phẳng, việc chuẩn bị mép hàn cần đơn giản

Trang 12

nhất Do đặc điểm của quá trình hàn có thể hàn tự động không vát mép

tới chiều dày 20mm

-Khi mối hàn lồi quá mức do dòng điện hàn cao có thể tăng độ lớn khe đáy trong khoảng từ 0-5 mm

-Khi hàn tự động mối hàn vòng được thực hiện tương tự như mối hàngiáp mối tấm phẳng, nhưng cần đảm bảo tuân thủ các nguyên tắc:

 Bố trí dây hàn ngoài tâm quay của chi tiết Để hạn chế xỉ và kim loạinóng chảy tràn ra ngoài thì phải có độ lệch tâm quay (nằm trong khoảng 50-100 mm) ngược với hướng quay của vật hàn

 Với liên kết hàn một lớp,đầu và cuối mối hàn phải giao nhau từ

35-40 mm

 Chú ý đoạn đầu và đoạn cuối đường hàn, khới động quá trình hàn khi vật hàn đứng yên và kết thúc quá trình hàn bằng cách ngưng quay chi tiết rồi mới tắt hồ quang, nhằm đảm bảo điền đầy vũng hàn

 Kỹ thuật hàn hồ quang tay

Để chống ứng suất và biến dạng khi hàn ta có các cáchhàn sau:

• Cách 1: Hàn từ giữa về hai phía:

Hình 2.1 cách hàn 1

• Cách 2: Hàn phân đoạn ngược theo hướng hàn chung

Trang 13

Hình 2.2 Cách hàn 2

• Cách 3: Hàn từ giữa ra hai bên theo phương pháp hàn phânđoạn ngược (với chiều dài l> 1000mm)

Hình 3.2 Cách hàn 3

Do quá trình hàn chủ yếu sử dụng phương pháp hàn hồ

quang tự động dưới lớp thuốc nên ta chọn phương pháp (cách hàn) thứ nhất

2.3 Phân tích, lựa chọn các loại vật liệu hàn sẽ sử dụng để chế tạo kết cấu

2.3.1 Phân tích, lựa chọn các vật liệu hàn sẽ sử dụng

Vật liệu hàn (bao gồm dây hàn và thuốc hàn với hàn tự động dướilớp thuốc và que hàn đối với hàn hồ quang tay), có ảnh hưởng quyếtđịnh đến tính chất kim loại mối hàn

Loại dây hàn ảnh hưởng đáng kể đến thành phần hóa học củakim loại mối hàn Thuốc hàn cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa họccủa kim loại mối hàn tùy theo mức độ tham gia của nó vào các quátrình luyện kim khi hàn

Lựa chọn vật liệu hàn sao cho kim loại mối hàn có thành phầngần giống với kim loại cơ bản Sự đồng đều về độ bền của liên kết hànthường được đảm bảo bằng cách kết hợp một cách thích hợp thuốc hànvà dây hàn, chọn chế độ hàn và kỹ thuật hàn

 Dây - thuốc cho hàn tự động

Theo tiêu chuẩn Mỹ:

Trang 14

AWS A5.17: F7A (P)4 -EL8, F7A(P)2 - EL8, F7A(P)4-EH14 (điện cựthép cacbon và thuốc hàn).

AWS A5.23: F8A(P)4 -EA3 –G (điện cự thép hợp kim và thuốc hàn)

Theo tiêu chuẩn AWS A5.17EH14 ta chọn loại dây hàn EH14 với đặc điểm và ứng dụng:

·EH -14 là loại dây hàn có hàm lượng Carbon, Silic thấp, hàmlượng Mangan cao, tạp chất Lưu huỳnh, Photpho vô cùng nhỏ tạo ramối hàn với nền kim loại tốt, có thể kết hợp với nhiều loại thuốc hànkhác nhau tạo ra những mối hàn có chỉ tiêu cơ lý cao theo mong muốn

·EH -14 được chế tạo có độ chính xác cao, hướng dây đều, đượcbao phủ một lớp đồng mạ tinh khiết kéo bóng, điều đó làm cho quátrình bảo quản và tiếp xúc điện khi hàn rất ổn định

·EH -14 được hàn theo công nghệ tự động hồ quang chìm dưới lớpthuốc bảo vệ tạo ra mối hàn ổn định, đường hàn nhuyễn sáng Tuỳtheo chủng loại thuốc mà tiêu biểu là loại thuốc CM122 ( F7A4 ) mà chỉtiêu cơ lý đạt được như bảng dưới đây

EH -14 thích hợp sử dụng cho hàn các kết cấu thép Cácbon thấpvà hợp kim trung bình Mangan cao chịu va đập cao như: Bồn áp lực,đường ống, kết cấu thép chịu tải trọng siêu nặng, cầu lớn, ô tô tải trọngnặng, tàu thuyền lớn có thể tới vùng bắc hoặc nam cực

Chọn que hàn cho quá trình hàn ống dẫn ra vào thân bình.Chọn quehàn E6013 theo tiêu chuẩn AWS A5.1 (được trình bày ở phần 4.3.1)

Trang 15

2.3.2 Thành phần hóa học của các vật liệu hàn đã chọn.

Tiêu chuẩn Mỹ AWS A5.17 EH14

Bảng 2.3 Thành phần hóa học dây hàn

Bảng 3.4 Thành phần hóa học

2.3.3 Chỉ tiêu cơ tính mối hàn theo điều kiện các điều kiện thuốc bảo

vệ:

Cấp mối

hàn

Độ bềnchảy

Độ bền kéoN/mm2

Độ dãn dài

%

Đô dai vađập

Trang 16

Vệ sinh bép hàn, ống dẫn dây, điều chỉnh các cơ cấu dẫn hướngdây hợp lý cho dây hàn được nạp dẫn ổn định Hệ thống dẫn hướng hànchắc chắn, không để dây hàn bị rối, bị gấp khúc biến dạng.

Bảo quản dây hàn nơi khô ráo, bao gói kín tránh bụi, ẩm ướt,tránh tiếp xúc vào bề mặt dây hàn, sấy thuốc hàn trên 200OC trongvòng 40 ~ 60 phút trước khi hàn

Lựa chọn dòng hàn, tốc độ hàn hợp lý, luôn duy trì lượng thuốcbảo vệ đúng chủng loại theo hướng dẫn để có thể có được mối hànngấu sâu, khả năng làm việc cao

Trang 17

CHƯƠNG III : CHẾ TẠO PHÔI HÀN

3.1 Khai triển phôi hàn

3.1.1 Xác định hình dáng, kích thước của các chi tiết hàn

Qua phần tổng quan về sản phẩm chế tạo đã phân tích về sản phẩm Từ đó ta vẽ được bản vẽ tách các chi tiết hàn

- Thân bình: do đặc điểm của sản phẩm là dạng hình trụ và kích thước đường kính lớn nên không có các ống dạng tiêu chuẩn để chọn, mà phải tự chế tạo bằng phương pháphàn Để tạo được thân bình thì lấy từ phôi tấm cắt theo kích thước đã tính toán sẵn Sau

đó đưa lên máy lốc để lốc thành hình ống, tiếp theo là vát mép để hàn

- Nắp bình: nắp bình cũng chế tạo từ phôi tấm qua quá trình dập tấm Dùng các loại máy vê thuỷ lực ( sử dụng phương pháp miết ) để chế tạo ra nắp trên và nắp dưới của bình

Ta có bảng thống kê các chi tiết cho sản phẩm hoàn chỉnh:

Bảng 3.1 Thống kê chi tiết cần cho sản phẩm

Trang 18

TT Tên chi tiết hàn Số lượng Loại phôi sẽ chọn

3.1.2 Khai triển phôi cho các chi tiết hàn

Trong sản phẩm có các chi tiết được chế tạo từ phôi tấm là: nắp, thân bình nên ta

sẽ khai triển các chi tiết đó thành dạng tấm phẳng

Lựa chọn phương pháp khai triển phôi theo phương pháp diện tích: diện tích của phôi bằng diện tích của chi tiết Thân có dạng hình tròn xoay với chiều dày 12mm nên phôi khai triển sẽ là hình chữ nhật Ta tính toán chiều dài phôi thép đường kính trung bình

*Khai triển thân bình:

Do thân bình có dạng hình trụ tròn xoay được lốc tròn Có kích thước như hình vẽ :

Có chiều dài là 6280mm chiều rộng là 2000 mm do cuốn chòn lên ,

Riêng chi tiết thân bình số 2 ta cắt thêm 4 lỗ vị trí cách mép phôi là 200mm cách nhau lần lượt là 250mm với D=100mm

6281

2000

Trang 19

Hình 3.1: Khai triển phôi thân bình số 3

Các chi tiết thân bình còn lại

Hình 3.2 khai triển thân bình chi tiết số 2

Do thân bình được ghép được chế tạo từ 3 chi tiết giống nhau có dạng hình trụ trònxoay nên ta chỉ cần xét 1 chi tiết

Vậy sau khi khai triển hình chữ nhật có 1 chiều là

Trang 20

L1 = π.D = π.2000 = 6280±0,5 mmChiều còn lại là L2 = 2000 mm

*Khai triển nắp bình

Nắp bình có dạng hình cầu, có hình kích thước như hình vẽ :

*Khai triển nắp bình

Nắp bình có dạng hình cầu, có hình kích thước như hình vẽ :

Hình 3.3: khai triển bán cầu trên của bình

Áp dụng công thức 24 trang 138 sách Công nghệ dập nguội ta có

Trang 21

Dphôi =1,41 √d2

+2 d h +ddư = 1,41.√19762

+2.2000 150 + 3 =2996 mmDphôi = 2996±0,5 mm

* Khai triển đáy bình

Đáy bình có hình dạng và kích thước tương tự nắp bình Nhưng có 6 lỗ đường kính D=100mm cách đều nhau là một góc 600 như hình vẽ

Hình 3.4: khai triển phôi bán cầu dưới

3.2 Lựa chọn phôi Kiểm tra và nắn phôi cắt

Trang 22

tính toán lớn hơn kích thước thép tấm trên thị trường nên phôi cần được chế tạo và đặt chế tạo tại các nhà máy chế tạo thép tấm dựa theo các kích thước đã tính toán ở mục 3.1.2 Dựa vào kích thước phôi đã khai triển và yêu cầu về kích thước phôi ta lựa chọn các loại cơ bản như sau :

 Phôi thép chế tạo thân bình : Thép ASTM A 36/A 36M-03a -12x2000x7000mm

 Phôi chế tạo nắp bình và đáy bình : Thép ASTM A 36/A 36M-03a - 12xR1498mm

3.2.2 Yêu cầu về chất lượng và phương pháp kiểm tra phôi nhập

Để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, trước khi đưa vào chế tạo chi tiết cần kiểm tra phôi nhập về độ phẳng, độ thẳng tuỳ theo yêu cầu của chi tiết cần chế tạo Đối với kết cấubình không yêu cầu cao về độ phẳng cao mà chủ yếu về kích thước nên cần kiểm tra độ thẳng chi tiết

Để kiểm tra chất lượng phôi nhập chủ yếu sử dụng phương pháp kiểm tra siêu âm Phương pháp kiểm tra không phá huỷ này hiện nay được sử dụng khá phổ biến Phương pháp kiểm tra siêu âm sử dụng chùm sóng âm có tần số trên ngưỡng con người nghe được (siêu âm) đập vào vùng cần kiểm tra Nếu không có khuyết tật, chùm siêu âm sẽ đi thẳng, còn nếu gặp khuyết tật, chùm siêu âm sẽ phản xạ trở lại Thiết bị siêu âm có thể giúp ta thấy được sóng âm phản hồi và từ đó có thể biết được khuyết tật năm ở đâu trong vật kiểm tra Dựa vào mức độ mạnh yếu của chùm âm vọng, ta cũng có thể đánh giá đượckích thước của khuyết tật Phương pháp siêu âm là một trong 5 phương pháp được ứng dụng rộng rãi để đo chiều dày vật liệu, đánh giá ăn mòn, phát hiện tách lớp và phát hiện khuyết tật trong mối hàn và các kết cấu kim loại và compoosite Do phôi chế tạo có kích thước lớn nên các đầu dò của máy được lắp trên các hệ thộng gá có thể gá được nhiều đầu

rò với phạm vi rộng Ưu điểm nổi bật của phương pháp là nhanh, chính xác, thiết bị tương đối rẻ, và có thể cho ta biết cả chiều sâu của khuyết tật Tuy nhiên, phương pháp cũng có nhiều hạn chế như bỏ sót nhiều khuyết tật có mặt phẳng định hướng xong xong với chùm siêu âm, kết quả kiểm tra phụ thuộc rất nhiều vào kỹ năng của kỹ thuật viên và

số liệu không lưu trữ, kiểm chứng được

Trang 23

3.2.3 Nắn phôi trước khi cắt

Trong chế tạo phôi thép có kích thước và quá trình vận chuyển phôi thép có hiệntượng cong vênh do trọng lượng phôi thép lớn, điều kiện vận chuyển không thuận lợi vìthế cần có các phương pháp để nắn phôi đảm bảo yêu cầu về hình dạng, kích thước yêucầu Nguyên công chuẩn bị đối với những phôi dài, phôi cuộn có dạng tròn xoay, dạngbăng hoặc định hình trước khi đưa vào gia công cắt gọt, hoặc những phôi sau khi đã giacông phá, những nửa thành phẩm sau khi nhiệt luyện chuẩn bị đưa vào gia công tinhnhằm mục đích giảm độ cong trục, làm cho lượng dư gia công đồng đều, từ đó giảm sai

số in dập khi gia công, đảm bảo đẩy phôi dễ, kẹp chặt tốt

Đối với phôi bằng thép thanh có thể nắn thẳng ở trạng thái nguội bằng nhiềuphương pháp khác nhau (bằng búa tay, trên máy ép trục vít, máy ép thuỷ lực, máy nắnthẳng chuyên dùng, vv.) Những phôi rèn dập có đường kính và chiều dài lớn thườngđược nắn thẳng ở trạng thái đã nung nóng trên máy búa Độ chính xác và năng suất nắnthẳng phụ thuộc vào phương pháp thực hiện Nếu nắn thẳng trên máy chuyên dùng, độthẳng đạt từ 0,1 - 0,2/m chiều dài, năng suất đạt 0,8 - 1,6 m chiều dài/phút

Nắn phẳng phôi đối với các phôi có kích thước lớn ta có thể sử dụng các loại máynắn phôi chuyên dùng để đảm bảo độ phẳng đồng đều

Hình 3.5 : Máy nắn phôi chuyên dùng

Trang 24

3.3 Lấy dấu và đánh dấu phôi

3.3.1 Lấy dấu và vạch dấu trên tấm phôi để cắt

Dụng cụ lấy dấu và vạch dấu phôi gồm có : thước lá, compa, vạch dấu, thước dây Lấy dấu phải đảm bảo độ chính xác để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình cắt Chitiết có chiều dày S = 12mm nên khi hàn cần vát mép hai bên Khi lấy dấu cần tính đến lượng dư gia công bằng bề rộng nét cắt trừ đi khe hở ( chọn khe hở 2mm và bề rộng vết cắt là 3mm) ta có kích thước vạch dấu :

*Thân bình :

Chiều dài : π.D +( 3 – 2) = π.2000 + (3 – 2) = 6281±0.5 mm

Chiều rộng : 2000 +(3 – 2) = 2001±0.5 mm

Hình 3.6: khai triển thân bình khi cắt chi tiết 2

Sau khi lấy dấu và vạch dấu ta tiến hành kiểm tra , làm sạch phôi trước khi cắt

Trang 25

Hình 3.7: khai triển thân bình khi cắt chi tiết 3

Thân bình chi tiết số 2 như hình vẽ chỉ xác định vị trí và cắt sau khi tạo hình xong chi tiết Do đảm bảo yêu cầu về chất lượng phôi khi cắt xong mép cắt khi tham gia gia công tạo hình phôi không bị rách (xé) ảnh hưởng tới chất lượng và cơ tính vật liệu cơ bản, khiến sản phẩm bịn phá hủy

Trang 26

Hình 3.8: khai triển bán cầu trên khi cắt

*Đáy bình

Lấy dấu và vạch dấu tương tự như nắp bình Xác định vị trị và bán kính lỗ trên nắp bình như hình vẽ cũng cắt các lỗ sau khi tạo hình vì tác dụng như phần chi tiết thân

số 3

Trang 27

Hình 3.9: khai triển bán cầu dưới khi cắt

3.3.2 Đánh mã số cho các miếng phôi/chi tiết hàn

Để thuận lợi cho việc chế tạo kết cấu ta có để đánh mã số cho các chi tiết phôi :

T.CT01 T.CT02 T.CT03

Thân chi tiết số 3Thân chi tiết số 3Thân chi tiết số 2

3.4 Cắt phôi

3.4.1 Phân tích, lựa chọn phương pháp cắt phôi

Việc chuẩn bị trước khi cắt có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng và năng suất cắt Khi cắt bằng máy cắt khí O2 – C2H2 phải đảm bảo sạch không gỉ, không lẫn dầu mỡ Trước khi cắt cần tấy gỉ bằng ngọn lửa khí mạnh Đối với thép có dạng tấm chiều dày lớn (12x2000x7000) ta có thể sử dụng cắt bằng khí có hệ

Trang 28

điều khiển CNC Khi cắt bằng máy cắt khí O2 – C2H2 phải đảm bảo sạch không

gỉ, không lẫn dầu mỡ

Đối với các chi tiết có dạng tấm tròn ta sử dụng cắt khí bán tự động có đường ray dần có quỹ đạo trọn tương ứng với bán kính quỹ đạo phôi cần chế tạo Quá trình cắt phôi cần được kiểm tra và giám sát để đảm bảo kích thước theo yêucầu và điều chỉnh các thông số cắt sao cho phù hợp để đảm bảo chất lượng mép cắt,năng suất cắt cao

3.4.2 Xác định các thông số chế độ cắt phôi

Thông số chế độ cắt có ảnh hưởng đến chất lượng và năng suất cắt vì thế cần được lựa chọn phù hợp với thép có chiều dày S = 12 mm ta có :

Khoảng cách giữa đầu mở cắt và bề rộng vật cần cắt, trang 134 sách Cẩm nang hàn có

Sau khi cắt ta tiến hành gia công để đạt được kich thước như bản vẽ

*** chú ý: Đối với chi tiết thân bình số 3 và chi tiết đáy bình (bán cầu dưới) sau khi cắt

xong tiến hành gia công tạo hình chi tiết, hình phôi mới cắt các lỗ tròn trên chi tiết để

Trang 29

đảm bảo chi tiết ko bị rách và sai hỏng kỹ thuật.

3.4.3 Lựa chọn máy (thiết bị) cắt phôi phù hợp

Đối với phôi có chiều dày và kích thước lớn ta có thể sử dụng các thiết bị cắt khí tự động hoặc bán tự động Hiện nay có nhiều thiết bị cắt khí tự động sử dụng hệ thống điều khiển CNC đảm bảo chất lượng mép cắt và năng suất cắt cao Đối với phôi thép dạng tấm 12x2000x8000m ta sử dụng máy cắt khí tự động có hệđiều khiển CNC, khí cắt là khí O2 – C2H2.Khi hình dạng và chiều dài cắt của sản phẩm đã được lập trình trong máy CNC, thép được gắn trên giá cố định song giàn máy di chuyển dọc trên hệ thống băng tải Đối với phôi thép dạng tấm tròn ta sử dụng máy cắt khí bán tự động sử dụng các đường ray có quỹ đạo tròn có các thông số chế độ cắt đã chọn

3.5 Tạo hình phôi

3.5.1 Phân tích, lựa chọn phương pháp tạo hình phôi

* Thân bình : thân bình có dạng hình trụ tròn xoay gồm 3 chi tiết, các chi tiết được lốc tròn và được ghép với nhau bằng hàn giáp mối Các chi tiết có kích thước và yêu cầu như nhau nên có cùng chế độ và thông số Do kích thước các chi tiết lớn nên sử dụng máy lốc tôn tấm cỡ lớn

* Nắp bình và đáy bình : chi tiết có dạng hình bán cầu, phôi có dạng tròn Do đường kính của bán cầu khá lớn ( 2000mm) chi tiết được chế tạo bằng phương pháp vê tròn( lăn miết ) Côngnghệ miết ép rất phù hợp với sản xuất các chi tiết vỏ Thiết bị đơn giản, lực biến dạng không lớn Nguyên tắc cơ bản là tạo hình tròn xoay bằng phương pháp chép hình.Công nghệ miết ép biến dạng tạo hình cho phép vừa tạo được các hình dáng kích thước khác nhau, vừa không biến mỏng thành, tạo nên sự hoá bền biến dạng Mặt khác, miết làm thay đổi tổ chức kim loại, nhất là làm thay đổi chiều thớ kim loại, hiệu quả làm tăng tính năng cơ học theo hướng kính Kết quả có thể làm tăng khả năng chịu ứng suất hướng kính của bình đựng

Trang 30

3.5.2 Lựa chọn mỏy (thiết bị) tạo hỡnh phụi phự hợp

Do kớch thước phụi chế tạo lớn, phụi chế tạo đảm bảo đồng đề giữa cỏc chi tiết nờn sử dụngcỏc thiết bị chuyờn dựng để chế tạo Cỏc thiết bị sử dụng là cỏc thiết bị chuyờn dựng cỡ lớn để phự hợp với kớch thước phụi nhập về

* Chọn thiết bị chế tạo thõn bỡnh :

Hình 3.10 mỏy lụ́c 3 trục W11_ 12x 2000

- Công suất động cơ 45 kw

- Chiều dài của trụ là 3200mm

- Đờng kính trụ lốc trờn là : 500mm

- Đờng kính trụ lốc dưới là : 400mm

Trang 31

2 3

Hình 3.11 quá trình lốc phôi minh họa

2000

Hình 3.12 sản phẩm chi tiết tạo thành sau khi lốc

* Chọn thiết bị chế tạo nắp và đáy bình

Do yêu cầu chế tạo bằng phương pháp lăn miết ta cần lựa chọn thiết bị lăn miết phù hợp với yêu cầu kỹ thuật Trên thị trường có nhiều loại máy sử dụng phương pháp

Trang 32

lăn miết Máy vê chỏm cầu là thiết bị được dùng phổ biến sử dụng phương pháp lăn miết.Thiết bị cho phép chế tạo kết cầu dạng chỏm cầu có đường vê: 1m- 12m,

Trang 33

3.6 Tạo mép hàn (vát mép hàn).

3.6.1 Yêu cầu về hình dáng, kích thước và chất lượng mép hàn của các mối

Yêu cầu hình dáng, kích thước và chất lượng mép hàn:

 Đảm bảo hình dáng yêu cầu

 Kích thước góc vát ,kích thước phần không vát phải đảm bảo trong phạm vi dung sai cho phép

 Yêu cầu mép hàn phải nhẵn,sáng bóng và không có các bavia sót lại trong quá trình cắt

 Mép hàn phải sạch (làm sạch ít nhất khoảng 30mm về mỗi phía)

3.6.2 Lựa chọn phương pháp và thiết bị tạo mép hàn

Với phôi tấm và phôi thép ống ta có thể sử dụng phương pháp cắt bằng khí để tạo méphàn Trong sản xuất hiện nay trong các nhà máy phương pháp cắt bằng khí là phương pháp phổ biến, nó không chỉ đảm bảo về hình dáng kích thước chất lượng mép cắt mà còn đảm bảotính kinh tế do dây là phương pháp tạo mép hàn rất nhanh

Sử dụng thiết bị cắt khí bằng tay,bán tự động hoặc máy cắt khí tự động điều khiển bằng CNC cho độ chính xác cao

3.6.3 Cắt/sửa lại phôi/mép hàn sau khi tạo hình

Sau khi tạo hình phải tiến hành kiểm tra:

 Nếu còn các bavia, các oxit sinh ra trong quá trình cắt, tạo hình bám trên phôi, mép hàn thì sử dụng bàn chải sắt, máy mài để làm sạch

 Khi kiểm tra kích thước phôi nếu không đăm bảo kích thước trong phạm vi dung sai cho phép thì phải tiến hành sửa chữa( hàn lại khi thiếu hụt kích thước sau đó tiến hành kiểm tra, cắt bớt phôi khi thừa)

 Nếu biến dạng lớn thì phải nắn lại bằng búa hoặc thiết bị nắn chuyên dùng

Trang 34

CHƯƠNG IV : GÁ LẮP VÀ HÀN ĐÍNH KẾT CẤU

4.1 Phân tích, lựa chọn/thiết kế mới đồ gá hàn

4.1.1 Lựa chọn/thiết kế mới đồ gá hàn

Ta đặt bình nằm ngang và bắt đầu tiến hành quá trình gá đặt và hàn đính:

Khi chế tạo đồ gá để hàn kết cấu ta cần phải chú ý:

- Đảm bảo lắp ghép được dễ dàng, nhanh và chính xác

- Trình tự lắp ghép thuận lợi

- Đảm bảo độ bền, độ cứng vững trong quá trình hàn và hạn chế tối đa sự biến dạng

- Thao tác dễ dàng, dễ kiểm tra các chi tiết khi lắp ghép

- Đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc

- Thiết kế đồ gá đảm bảo tính kinh tế và thẩm mỹ

Do đặc điểm kết cấu có kích thước lớn, nên ta phải có đồ gá chuyên dùng và đảm bảo chính xác Trên thị trường hiện nay có rất nhiều đồ gá hàn ống kích thước lớn, ta căn cứ vào trọng lượng của miếng phôi lớn nhất làm căn cứ để chọn đồ gá

Khối lượng của tấm thép có kích thước là 6820x2000x12 là:

m= V.D=6820 2000 12.7,85.10-6=1285 kgVậy ta nên chọn loại có thể chịu trọng tải lớn hơn 1285 Kg

Trang 35

Hình 4.1 Đồ gá (thiếp bị lắp gá kết cấu hàn)

Trang 36

 Thông số kỹ thuật

Trang 37

Vậy để đảm bảo yêu cầu làm việc chon đồ gá ZT-5

4.1.2 Mô tả nguyên lý hoạt động của đồ gá đã chọn/đã thiết kế.

Đồ gá hàn ống sê-ri ZT có khả năng tự lựa theo đường kính ống Bốn bánh của

cụm chủ động đều được dẫn động bằng 2 bộ động cơ-giảm tốc Bánh thép được gắn cao

su nên khả năng tải cao và ổn định trong quá trình làm việc Điều chỉnh vô cấp với dải

điều chỉnh rộng và độ chính xác cao Vận hành đơn giản và độ tin cậy cao Chức năng

giao diện được cài sẵn trên máy và có thể kết nối với hệ thống cần cột của Weida

4.2 Kỹ thuật gá lắp, định vị và cố định (kẹp) phôi hàn trên đồ gá

4.2.1 Chuẩn gá kẹp và định vị phôi trên đồ gá hàn

Do đồ gá có độ chính xác cao lại sử dụng cơ cấu bánh lăn để di chuyển nên chi tiếtchỉ cần đặt sao cho cân bằng (đạt độ đồng tâm)

4.2.2 Các bước gá lắp phôi lên đồ gá

Bảng trình tự gá lắp phôi hàn lên đồ gá (ta đặt bình nằm ngang sau đó tiến hành quy

trinh hàn)

Trang 38

Bước 4 Đặt T.CT03 lên đồ gá và di chuyển đến cụm (T.CT01

và T.CT02)Bước 5

Hàn đính mối hàn 6Hàn mối hàn 6Bước 6 Đặt BC01 lên đồ gá và di chuyển đến thân

Bước 7

Hàn đính mối hàn 2Hàn mối hàn 2Bước 8 Đặt BC02 lên đồ gá và di chuyển đến Thân

Bước 9

Hàn đính mối hàn 7Hàn mối hàn 7

Trang 39

4.2.3 Cách kiểm tra phôi sau khi lắp ghép trên đồ gá.

Sau khi lắp ghép phôi trên đồ gá ta phải tiến hành kiểm tra Cách kiểm tra như sau:

 Quan sát bằng mắt thường:

 Sử dụng các dụng cụ đo chuyên dùng

4.3 Chế độ và kỹ thuật hàn đính

4.3.1 Phân tích, lựa chọn loại quá trình hàn đính

Các mối hàn đính được thực hiện để lắp ráp các chi tiết cần hàn, nhằm bảo đảm vị trí tương đối của chúng trong liên kết hàn

Các mối hàn đính cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về độ bền, về kích thước Ta

có thể hàn đính bằng nhiều phương pháp nhưng để đảm bảo yếu tố thời gian và thiết bị đơn giản thì nên sử dụng phương pháp hàn hồ quang tay với que hàn E432(theo TCVN 3223-2000) với độ bền kéo từ 430-510 N/mm2, độ dãn dài tối thiểu là 20% Tương đươngvới E431 theo TCVN là que hàn E6013 theo AWS A5.1 với đặc điểm sau:

Định dạng
Số trang	83
Dung lượng	1,92 MB