Đồ án công nghệ hàn nóng chảy chế tạo vỏ thùng chứa chất lỏng

LỜI NÓI ĐẦU Dù ở bất kỳ quốc gia, vùng lãnh thổ nào thì sự phát triển của một đất nước luôn gắn liền với thành tựu khoa học của đất nước đó. Nước ta cũng không nằm ngoài quy luật đó. Mặc dù đất nước còn nhiều khó khăn nhưng Đảng, Nhà nước luôn xác định phát triển khoa học công nghệ là mục tiêu hàng đầu. Điều này hoàn toàn đúng đắn vì khoa học kỹ thuật có phát triển thì mới chế tạo ra nhiều máy móc phục vụ lợi ích con người. Máy móc đã và đang có vai trò rất quan trọng trong đời sống con người. Nó có thể làm việc bền bỉ và làm được những công việc nặng nhọc mà con người không thể thực hiện được. Để chế tạo được nó có rất nhiều biện pháp như hàn, bulong, đinh tán...trong đó hàn là nguyên công không thể thiếu.Để giúp sinh viên có đầy đủ kiến thức và ký năng cần thiết sau khi tốt nghiệp, đòi hỏi sinh viên phải hoàn thành một số đồ án trong đó đồ án công nghệ hàn nóng chảy đặc biệt quan trọng đối với sinh viên thuộc chuyên ngành hàn.Sau một thời gian học tập nghiên cứu, mày mò cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Quốc Mạnh, nhóm chúng em đá hoàn thành đồ án chế tạo vỏ thùng chứa chất lỏng . Do thời gian hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em mong thầy thông cảm và đóng góp ý kiến.Em chân thành cám ơn

GIẢI THÍCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ĐÃ SỬ DỤNG TRONG

ĐỒ ÁN Bảng gải thích các cụm từ viết tắt trong đồ án

Bảng gải thích các ký hiện đã sử dụng trong đồ án

LỜI NÓI ĐẦU

Dù ở bất kỳ quốc gia, vùng lãnh thổ nào thì sự phát triển của một đất nước luôn gắn liền với thành tựu khoa học của đất nước đó Nước ta cũng không nằm ngoài quy luật

đó Mặc dù đất nước còn nhiều khó khăn nhưng Đảng, Nhà nước luôn xác định phát triểnkhoa học công nghệ là mục tiêu hàng đầu Điều này hoàn toàn đúng đắn vì khoa học kỹ

thuật có phát triển thì mới chế tạo ra nhiều máy móc phục vụ lợi ích con người Máy móc

đã và đang có vai trò rất quan trọng trong đời sống con người Nó có thể làm việc bền bỉ

và làm được những công việc nặng nhọc mà con người không thể thực hiện được Để chếtạo được nó có rất nhiều biện pháp như hàn, bulong, đinh tán trong đó hàn là nguyên công không thể thiếu

Để giúp sinh viên có đầy đủ kiến thức và ký năng cần thiết sau khi tốt nghiệp, đòi hỏi sinh viên phải hoàn thành một số đồ án trong đó đồ án công nghệ hàn nóng chảy đặc biệt quan trọng đối với sinh viên thuộc chuyên ngành hàn

Sau một thời gian học tập nghiên cứu, mày mò cùng với sự giúp đỡ tận tình của

thầy giáo Nguyễn Quốc Mạnh, nhóm chúng em đá hoàn thành đồ án chế tạo vỏ thùng

chứa chất lỏng Do thời gian hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em

mong thầy thông cảm và đóng góp ý kiến

Bồn, bể chứa tiếp nhận nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất và tồn chữ sau sản xuất.

Bồn chứa có vai trò rất quan trọng, nó có nhiệm vụ: Tồn trữ nhiên liệu và sản phẩm, giúp ta nhận biết được số lượng tồn trữ Tại đây các hoạt động kiểm tra chất lượng,

số lượng, phân tích các chỉ tiêu trước khi sản xuất hàng đều được thực hiện

Ngoài ra nó còn được hỗ trợ bởi các hệ thống thiết bị phụ trợ: Van thở, nền móng, thiết bị chống tĩnh điện, mái che

2 Phân loại bồn chứa

2.1 Phân loại theo chiều cao xây dựng

Bể ngầm: Được đặt bên dưới mặt đất, thường sử dụng trong các cửa hàng bán lẻ.

Bể nổi: Được xây dựng trên mặt đất,được sử dụng ở các kho lớn.

Bể nửa ngầm: Loại bể có ½ chiều cao bể nhô lên mặt đất, hưng hiện nay còn rất ít.

Bể ngoài khơi : (sử dụng trong ngành dầu khí): Được thiết kế nồi trên mặt nước,

có thể di chuyển từ nơi này đến nơi khác một cách dễ dàng

So sánh hai loại bể ngầm và bể nổi:

-An toàn cao: Đây là lý do chính vì bảo

đảm phòng cháy tốt và nếu có rò rỉ thì dầu

cũng không lan ra xung quanh

-Ít bay hơi: Do không có gió, ít trao đổi

nhiệt với môi trường bên ngoài

-Tạo mặt bằng thoáng

-Chi phí xây dựng thấp-Bảo dưỡng thuận tiện:dễ dàng súc rửa,sơn

và sửa chữa bể

-Dễ dàng phát hiện vị trí rò rỉ xăng dầu ra bên ngoài

2.2 Phân loại theo áp suất

Bể cao áp: Áp suất chịu đựng trong bể lớn hơn 200mmHg.

Bể áp lực trung bình: Áp suất từ 20 dến 200mmHg thường dùng bể KO, DO

Bể áp thường: Áp suất nhỏ hơn 20mmHg thường dùng là bể dầu nhờn, FO, bể mái

phao

2.3 Phân loại theo vật liệu xây dựng

Bể kim loại: Làm bằng thép, áp dụng cho hầu hết các bể lớn hiện nay.

Bể phi kim: Làm bằng vật liệu như: Gỗ, composite, nhưng chỉ áp dụng cho các bể

nhỏ

2.4 Phân loại theo hình dạng

Bể trụ đứng: Thường sử dụng cho các kho lớn.

Bể hình trụ nằm: Thường chôn xuống đất trong cửa hàng bán lẻ hoặc để nổi trong

một số kho lớn

Bể hình cầu,hình giọt nước: Hiện nay sử dụng ít.

3 Thiết kế bồn chứa.

Bồn chứa dùng để chứa các sản phẩm nhiên liệu như: Xăng, khí, hóa chất chúng

có khả năng sinh ra cháy nổ cao, mức độ độc hại nhiều nên đòi hỏi việc thiết kế cũng nhưtính toán phải hết sức cẩn thận Các hệ thống phụ trợ kèm theo phải được bố trí cẩn thận, tính toán tỉ mỉ nhất là hệ thống phòng cháy chữa cháy, bố trí mặt bằng nhằm hạn chế tối thiểu khả năng xảy ra cháy nổ cũng như khắc phục khi xảy ra sự cố

Tuy nhiên việc tính toán cơ khí cho bồn cao áp là quan trọng nhất vì khi xảy ra sự

cố thì việc khắc phục chỉ mang tính chất hình thức, thiệt hại gây ra cho sự cố là khó lường

 Theo yêu cầu thiết kế thì bồn có chiều dài L=12m,đường kính D=2,5m,chiều dầy

=12mm,hai đầu là bán cầu

Các bản vẽ lắp

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN VẬT LIỆU CƠ BẢN, LOẠI QUÁ TRÌNH

HÀN VÀ VẬT LIỆU HÀN 2.1 Phân tích,lựa chọn vật liệu cơ bản của các chi tiết hàn

2.1.1 Phân tích, lựa chọn vật liệu cơ bản

Bồn được sử dụng để chứa khí hóa lỏng nên yêu cầu khi làm việc phải đảm bảo độkín 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

Phương trình cân bằng với một phần vỏ mỏng:

Pπaa2 = σK.2πaaδ

Vậy ứng suất bình phải chịu là:

cơ tính gần giống CT38 theo TCVN 1765-75), thép này không chỉ đảm bảo khả năng làmviệc (vì đây là thép có hàm lượng cacbon thấp, tính hàn tốt, > 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

3.1 B Chemical Composition of Carbon steels for Structural Steel Plates:

Stadard

designation

Grade, class, Type, Symbol or Name

UNS Number

Section Thickness (mm)

Weight, %, Maximum, Unless Otherwise

2.1.3 Cơ tính của vật liệu cơ bản

3.1A Mechanical Properties of Carbon Steel for Structural Steel Plates

Stadard

designation

Grade, class, Type, Symbol or Name

UNS Number Yield Strength

( N/mm 2 or Mpa)

Tensile Strength ( N/mm 2 or Mpa) Elongation (%)

ASTM A 36/

A 36M-03a

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 nóng thiên 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:

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+ + =0.25+

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 bồn, quá trình vận hành và tuổi thọ của bồn Chất lượng của mối hàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong

đó loại quá trình hàn sẽ sử dụng đặc 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 pháp hàn như hàn dưới lớp thuốc,hàn trong môi trường khí bảo vệ, àn hồ quang tay, hàn hơi để hàn các bộ phận chịu áp lực của thiết bị chịu áp lực

Với chiều dài 12m, đường kính 2,5 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:

 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 ống dẫn ra hoặc 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 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 hàn giáp mối tấm phẳng, nhưng cần đảm bảo tuân thủ các nguyên tắc:

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 cách hàn sau:

• Cách 1: Hàn từ giữa về hai phía:

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



• Cách 3: Hàn từ giữa ra hai bên theo phương pháp hàn phân đoạn ngược (vớichiều dài l> 1000mm)

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 dưới lớp thuốc và

que hàn đối với hàn hồ quang tay), có ảnh hưởng quyết định đến tính chất kim loại mốihàn.

Loại dây hàn ảnh hưởng đáng kể đến thành phần hóa học của kim loại mối hàn.Thuốc hàn cũng ảnh hưởng đến thành phần hóa học của kim loại mối hàn tùy theo mức

độ tham gia của nó vào các quá trình luyện kim khi hàn

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

 Dây - thuốc cho hàn tự động

Theo tiêu chuẩn Mỹ:

AWS A5.17: F7A (P)4 -EL8, F7A(P)2 - EL8, F7A(P)4-EH14 (điện cự thépcacbon 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, hàm lượng Mangan cao,tạp chất Lưu huỳnh, Photpho vô cùng nhỏ tạo ra mối hàn với nền kim loại tốt, có thể kếthợp với nhiều loại thuốc hàn khác nhau tạo ra những mối hàn có chỉ tiêu cơ lý cao theomong muốn

·EH -14 được chế tạo có độ chính xác cao, hướng dây đều, được bao phủ một lớpđồng mạ tinh khiết kéo bóng, điều đó làm cho quá trình bảo quản và tiếp xúc điện khi hànrất ổn định

·EH -14 được hàn theo công nghệ tự động hồ quang chìm dưới lớp thuốc bảo vệtạo ra mối hàn ổn định, đường hàn nhuyễn sáng Tuỳ theo chủng loại thuốc mà tiêu biểu

là loại thuốc CM122 ( F7A4 ) mà chỉ tiêu cơ lý đạt được như bảng dưới đây

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

 Que hàn hồ quang

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

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

Tiêu chuẩn Mỹ AWS A5.17 EH14

Độ dãn dài

%

Đô dai va đập( J )

SiO2 + TiO2 Cao +MgO Al2O3 + MnO CaF2 Basicity

( F7A4 )

380 ( min) 510 (min) 22 ( min ) 50 (min)/- 40OC

2.3.4 Các chỉ dẫn và khuyến cáo của Nhà sản xuất vật liệu hàn đã chọn

Chuẩn bị đầy đủ các yếu tố an toàn lao động trước khi hàn Nguồn điện hàn ổnđịnh

Tẩy sạch các chất bẩn như dầu, gỉ sét trên bề mặt vật hàn, quét sạch vùng hàn đểtránh lẫn tạp chất dị vật vào thuốc hàn Vát mép tạo khe hở hàn đầy đủ, tiến hành cácbước hàn theo đúng quy phạm

Vệ sinh bép hàn, ống dẫn dây, điều chỉnh các cơ cấu dẫn hướng dây hợp lý chodây hàn được nạp dẫn ổn định Hệ thống dẫn hướng hàn chắc chắn, không để dây hàn bịrối, bị gấp khúc biến dạng

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

Lựa chọn dòng hàn, tốc độ hàn hợp lý, luôn duy trì lượng thuốc bảo vệ đúngchủng loại theo hướng dẫn để có thể có được mối hàn ngấu sâu, khả năng làm việc cao

CHƯƠNG 3: 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:

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:

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

L1 = πa.D = πa.2500 = 7850±0,5 mmChiều còn lại là L2 = 3000 mm

*Khai triển nắp bình

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

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

* Khai triển đáy bình

Đáy bình có hình dạng và kích thước tương tự nắp bình

*Khai triển ống dẫn ra:

- Ống dẫn ra lắp vào thân:

Với kích thước ống dẫn ra như hình vẽ, hai ống có đường kính khác nhau; ta sử

dụng phần mềm solidshape để khai triển hình gò đạt được độ chính xác khá cao:

- Ống dẫn ra lắp vào bán cầu: kích thước ống dẫn ra như hình vẽ

3.2 Lựa chọn phôi Kiểm tra và nắn phôi cắt

các loại cơ bản như sau :

 Phôi thép chế tạo thân bình : Thép ASTM A 36/A 36M-03a -12x3000x8000mm

 Phôi chế tạo nắp bình và đáy bình : Thép ASTM A 36/A 36M-03a - 12xR1851mm

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

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

Máy nắn phôi chuyên dùng

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 :

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 T.CT04

Thân.Chi tiết số1Thân.Chi tiết số2Thân.Chi tiết số3Thân.Chi tiết số4

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 (12x2000x8000) ta có thể sử dụng cắt bằng khí có hệ 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

Cỡ đầu trong 2

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

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 ( 2500mm) chi tiết được chế tạo bằng phương pháp miết ( lăn miết ) Công nghệ 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 kớnh Kết quả cú thể làm tăng khả năng chịu ứng suất hướng kớnh của bỡnh đựng.

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 :

- 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

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 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,

độ dầy tôn : 6mm- 100mm

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

CHƯƠNG 4: GÁ LẮP VÀ HÀN ĐÍNH KẾT CẤU HÀN 4.1 Phân tích, lựa chọn/thiết kế mới đồ gá hàn

4.1.1 Lựa chọn/thiết kế mới đồ gá hàn

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 7850x3000x12 là:

m= V.D=7850 3000 12.7,85.10-6=2218,4 kgVậy ta nên chọn loại có thể chịu trọng tải lớn hơn 2218,4 Kg

 Thông số kỹ thuật

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

Bước Công việc thực hiện

Bước 1

Hàn đính và hàn T.CT01;T.CT02;T.CT03 bằng

các mối hàn 1,3,5

Hàn CT02 vào BC02Bước 2 Đặt T.CT01 lên đồ gá và di chuyển đến T.CT02

Bước 3

Hàn đính mối hàn 4Hàn mối hàn 4

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

Bước 10

Hàn đính và hàn CT01,CT03 vào thân

Hình: thứ tự các mối hàn 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:

4.3.2 Tính toán/lựa chọn chế độ hàn đính

* Đường kính que hàn:

Đường kính que hàn đính khi hàn giáp mối: d= +1= +1=7

Trong sản xuất ít dùng que hàn có d > 6mm do không an toàn cho người thợ hàn.chọn que hàn đính đường kính d=5mm

Đường kính que hàn đính khi hàn góc: d= +2= +2=7

Chọn d=5mm

*Cường độ dòng điện hàn:

Ih=k.dk=35-50 là hệ số thực nghiệm

vậy Ih=(140-200)mm

khi hàn đính ta lấy tăng cường độ dòng hàn lên 20-30% so với dòng điện hàn bình thườngcho đường kính que hàn đó

Do vậy Ih=(182-260)A

*Điện áp hàn :

Uh=a+b.Lhq

a là tổng điện áp rơi trên A và K, a=15-20 V

b là tổng điện áp rơi trên một đơn vị chiều dài hồ quang, b=15,7 V/cm

Lhq là chiều dài hồ quang, Lhq=d=4mm

Vậy Uh=(21,28-26,28 ) V

4.3.3 Kỹ thuật hàn đính

 Các mối hàn đính thường ngắn, có chiều dài từ 20-120mm Khoảng cách giữa các mối hàn đính nằm trong khoảng 200-1200mm.Tiết diện không vượt quá1/3-1/2 tổng tiết diện mối hàn

 Không nên hàn đính tại những chỗ chuyển tiếp đột ngột của tiết diện,chỗ

có góc nhọn,những chỗ tập chung ứng suất, những chỗ gần lỗ, mép chi tiết

 Các mối hàn đính nên được bố trí đối xứng khi hàn các mặt bích,vòng đệm, thân hình trụ

 Hàn đính từ hai phía của tấm thì bố trí so le các mối hàn đính

 Với liên kết giáp mối có chiều dài lớn các mối hàn đính được đặt ở hai đầu,sau đó ở giữa, các mối hàn đính còn lại được đặt giữa chúng

 Khi hàn giữ ngắn hồ quang

 Sau khi hàn đính xỉ phải được làm sạch

 Khi hàn hai tấm có chiều dày khác nhau thì khi hàn đính phải hướng hồ quang về phía tấm dày hơn Nếu mối hàn đính bị nứt thì đặt thêm một mối hàn đính khác bên cạnh và đục mối bị nứt đi