Nghiên ứu quy trình ông nghệ hế tạo đường ống dẫn dầu

NGUYỄN VĂN NGỌ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN VĂN NGỌ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ HÀN NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO ĐƯỜNG ỐNG DẪN DẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀN KHỐ: 2009 Hà Nội - Năm 2011 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205306771000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Họ tên: NGUYỄN VĂN NGỌ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO ĐƯỜNG ỐNG DẪN DẦU Chuyên ngành : Công nghệ hàn LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC: CÔNG NGHỆ HÀN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN TIẾN DƯƠNG Hà Nội - Năm 2011 Học viên: Nguyễn Văn Ngọ LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ HÀN MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Lời giới thiệu Chương Mở đầu 11 1.1 Cơ sở nghiên cứu mục đích luận văn 11 1.2 Tổng quan hệ thống đường ống 11 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 11 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 13 1.3 Tổng quan Tiêu chuẩn liên quan 16 1.4 Kết luận chương 16 Chương Công nghệ chế tạo đường ống dẫn dầu 2.1 17 Nghiên cứu, lựa chọn vật liệu kích thước ống 17 2.1.1 Chọn vật liệu để chế tạo ống dẫn dầu 17 2.1.2 Tính hàn vật liệu 18 2.1.3 Tính tốn, lựa chọn kích thước ống 18 2.2 20 Công nghệ chế tạo ống lớn 2.2.1 Phôi hàn ống 20 2.2.2 Cắt phôi 21 2.2.3 Quy trình sản xuất ống lớn 21 2.3 Cơng nghệ chế tạo ống nhỏ 25 2.4 Phương pháp hàn 25 2.5 Vật liệu hàn 27 2.6 Kiểu liên kết hàn 30 Học viên: Nguyễn Văn Ngọ 2.7 LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ HÀN Chế độ hàn 31 2.7.1 Chế độ hàn cho hàn ống lớn 31 2.7.2 Chế độ hàn cho hàn ống nhỏ 40 2.7.3 Chế độ hàn cho hàn ống lớn ống nhỏ 45 2.8 Quy trình sản xuất ống hàn đường kính 530 ÷ 1020 mm 47 2.9 Thiết bị hàn 49 Chương Công nghệ lắp đặt đường ống dẫn dầu 53 3.1 Đồ gá hàn ống 55 3.2 Công nghệ lắp đặt hệ thống ống lớn 55 3.3 Công nghệ lắp đặt hệ thống ống nhỏ 57 3.3.1 Công nghệ hàn ống nhỏ 57 3.3.2 Quy trình lắp đặt ống nhỏ 58 3.4 Hàn nối ống nhỏ với ống lớn 58 3.5 Kiểm tra chất lượng mối hàn 60 3.5.1 Khái niệm kiểm tra 60 3.5.2 Phương pháp kiểm tra 60 3.5.3 Phương pháp kiểm tra chụp tia xạ cho mối hàn nối ống lớn 62 3.5.4 Sửa chữa khuyết tật mối hàn 63 Chương Công nghệ xử lý nhiệt sau hàn 64 4.1 Những vấn đề chung 64 4.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn chế độ gia nhiệt 65 4.2.1 Xử lý nhiệt trình hàn 65 4.2.2 Xử lý nhiệt sau hàn 67 4.3 69 Các loại thiết bị xử lý nhiệt 4.3.1 Thiết bị xử lý nhiệt nung nóng khí đốt 69 4.3.2 Thiết bị xử lý nhiệt nung nóng điện trở 69 4.3.3 Thiết bị xử lý nhiệt nung nóng dịng cảm ứng tần số cơng nghiệp 70 Học viên: Nguyễn Văn Ngọ LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ HÀN 4.4 Thứ tự bước công nghệ xử lý nhiệt 70 4.5 Kiểm tra chất lượng công việc 70 4.6 An tồn lao động bảo vệ mơi trường 71 Chương Mô hàn ống phần mềm ANSYS 5.1 Cấu trúc tính ANSYS 5.2 Mơ q trình hàn ống 73 73 74 5.2.1 Xây dựng mơ hình 74 5.2.2 Kết mô 82 Chương Nghiên cứu thực nghiệm 84 6.1 Mẫu cho nghiên cứu thực nghiệm 84 6.2 Quy trình thực nghiệm 84 6.3 Thiết bị thực nghiệm 85 6.3.1 Thiết bị hàn thực nghiệm 85 6.3.2 Thiết bị thử độ bền kéo 85 6.4 86 Kết thực nghiệm Kết luận kiến nghị 90 Kết luận 90 Tồn kiến nghị 91 Tài liệu tham khảo 92 Phụ lục 94 Học viên: Nguyễn Văn Ngọ LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ HÀN LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Văn Ngọ, học viên lớp Cao học Cơng nghệ hàn – Khố 2009, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt giúp đỡ TS Nguyễn Tiến Dương đến cuối chặng đường để kết thúc khố học Tơi định chọn đề tài tốt nghiệp là: “Nghiên cứu quy trình cơng nghệ chế tạo đường ống dẫn dầu” Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân Tơi hướng dẫn TS Nguyễn Tiến Dương tham khảo tài liệu liệt kê, ngoại trừ số liệu, bảng biểu, đồ thị, công thức trích dẫn tài liệu tham khảo, nội dung cơng bố cịn lại luận văn tác giả đưa Nếu sai, tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày….tháng 12năm 2011 Học viên Nguyễn Văn Ngọ Học viên: Nguyễn Văn Ngọ LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ HÀN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Φd - Đường kính dây hàn Uh - Điện áp hồ quang Ih - Cường độ dòng điện hàn Vd - Tốc độ cấp dây hàn Vh - Tốc độ hàn Qkh - Lưu lượng khí Pkh - Áp suất khí σT - Giới hạn chảy vật liệu σB - Giới hạn kéo đứt vật liệu δ5 - Độ dãn dài tương đối vật liệu ψ - Độ co thắt tương đối vật liệu γ - Tỷ trọng vật liệu ak - Độ dai va đập vật liệu Học viên: Nguyễn Văn Ngọ LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ HÀN DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Thành phần hóa học thép A53B 17 Bảng 2.2 Cơ tính thép A53B chiều dày 14÷20 mm 17 Bảng 2.3 Kích thước phôi thép theo tiêu chuẩn JISG 3193-1990 20 Bảng 2.4 Kích thước phơi hàn 21 Bảng 2.5 Dây hàn SF – 71 cho thép A53B 28 Bảng 2.6 Thuốc hàn S717×M12K cho thép cacbon thấp 28 Bảng 2.7 Thành phần hóa học dây hàn 29 Bảng 2.8 Bảng tính dây hàn 29 Bảng 2.9 Thành phần hóa học que hàn phụ 29 Bảng 2.10 Cơ tính que hàn phụ 30 Bảng 2.11 Tương quan đường kính dây hàn mật độ dịng điện 31 Bảng 2.12 Tương quan đường kính dây hàn hệ số A 32 Bảng 2.13 Bảng thông số cơng nghệ hàn 34 Bảng 2.14 Quy trình chế tạo ống lớn đường kính từ 530 ÷1020mm (20 ÷ 40 inch) 47 Bảng 2.15 Bảng thông số kỹ thuật máy hàn tự động lớp thuốc 49 Bảng 2.16 Các thông số kỹ thuật máy hàn TIG 51 Học viên: Nguyễn Văn Ngọ LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ HÀN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Thiết bị hàn khí bảo vệ CO2 Falkewitch 13 Hình 1.2 Một số hệ thống thiết bị hàn (Nhật) 14 Hình 1.3 Đồ gá định tâm hãng Mathey Dearmen (Mỹ) 15 Hình 2.1 Kích thước phơi vị trí cắt phơi 21 Hình 2.2 Sơ đồ tạo lỗ hình 23 Hình 2.3 Sơ đồ máy tạo hình trục quay 24 Hình 2.4 Sơ đồ máy trục 24 Hình 2.5 Kích thước mối hàn giáp mối, hàn hai bên 30 Hình 2.6 Kích thước mối vát mép ống liên kết ống lớn 30 Hình 2.7 Kích thước mối vát mép ống liên kết ống 31 Hình 2.8 Sự phụ thuộc αd vào chế độ hàn 33 Hình 2.9 Hình dáng kích thước mối hàn giáp mối 37 Hình 2.10 Hình vẽ mối hàn giáp mối hàn MAG 38 Hình 2.11 Máy hàn PANA – TIG WP 300 51 Hình 2.12 Máy hàn Pro – Mig368 52 Hình 3.1 Đồ gá định tâm ngồi hàn ống 53 Hình 3.2 Đồ gá hàn ống (trong ngồi) 54 Hình 3.3 Đồ gá hàn cho hàn ống nhỏ 54 Hình 3.4 Mơ hình đồ gá hàn ống lớn với ống nhỏ 55 Hình 3.5 Lắp đặt đường ống mặt đất 56 Hình 3.6 Đưa đường ống xuống lịng đất 56 Hình 3.7 Mơ hình lắp đặt ống biển 57 Hình 3.8 Hàn giáp mối ống nhỏ 58 Hình 3.9 Hàn ống nhỏ ống lớn với 58 Hình 3.10 Gia cố ống hàn gân tăng cứng 59 Hình 3.11 Hàn gia cố với thành ống 59 R R R R Học viên: Nguyễn Văn Ngọ LUẬN VĂN CƠNG NGHỆ HÀN Hình 4.1 Q trình xử lý nhiệt sau hàn 68 Hình 4.2 Thiết bị xử lý nhiệt 69 Hình 5.1 Xây dựng mơ hình ống 75 Hình 5.2 Xác định đoạn chia lưới mơ hình 75 Hình 5.3 Định đoạn chia lưới cho đường 76 Hình 5.4 Quay mơ hình quanh trục 76 Hình 5.5 Chia lưới cho đường cịn lại 77 Hình 5.6 Chia lưới cho tồn mơ hình 77 Hình 5.7 Đặt điều kiện biên 78 Hình 5.8 Truyền nhiệt vào đồ gá 78 Hình 5.9 Nhiệt đối lưu khơng khí 79 Hình 5.10 Các phần tử mối hàn 79 Hình 5.11 Điểm đặt tải 80 Hình 5.12 Hàn điểm đầu mối hàn 80 Hình 5.13 Hàn điểm mối hàn 81 Hình 5.14 Hàn điểm cuối mối hàn 81 Hình 5.15 Trường nhiệt độ hàn ống 82 Hình 5.16 Ứng suất hàn ống 82 Hình 5.17 Biến dạng hàn ống 83 Hình 6.1 Máy thử kéo nén vạn thăng 30 86 Hình 6.2 Đồng hồ đo số lực trình thử máy vạn thăng 86 Hình 6.3 Kiểm tra hình dạng chế độ hàn phơi ống 87 Hình 6.4 Mặt cắt ngang mối hàn sau tẩm thực 88 Hình 6.5 Mẫu thử độ bền mối hàn 88